dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

Итак, воздушный океан более или менее освоен перспективными автономными роботами (летающими, то есть, беспилотниками). Поверхность земли также освоена довольно хорошо, тому подтверждением соревнования роботов, устраиваемые DARPA. Водная поверхность – также в списке неплохо освоенных автономными роботами “пространств”. В самой ближайшей перспективе – подводные автономные роботы, тут уже многое сделано. Внимание – вопрос: что дальше?

Ответ, в общем-то, найти несложно: дальше нас ждут подземные автономные роботы и, что особенно интересно, роботы “комбинированные”, способные передвигаться под землёй, по земле и под водой (как вариант). Для подземных роботов, кстати, потребуется довольно хитрая навигация, ведь с GPS и радиоволнами вообще – под землёй большие проблемы.

Подземные роботы весьма полезны. Могут пробираться в бункеры. Могут закопаться где нужно, “уснуть” и ждать “часа X” годами: поиски подобных роботов, правильно сконструированных, весьма затруднительны.

(Фото: Herrenknecht)

Ракетное вооружение истребители используют очень давно. О применении в Первую Мировую ракет против воздухоплавательной техники я писал ранее.

Повсеместное внедрение ракет в качестве основного вооружения истребителя задержалось на долгие годы только потому, что требовалось разработать управляемые, а лучше – ещё и самонаводящиеся ракеты. Дело в том, что неуправляемые ракетные снаряды особой эффективностью, в качестве вооружения истребителя (“воздух-воздух”), не отличались.

(Европейская ракета с воздушно-реактивным двигателем “Метеор”.)

Между прочим, именно отсутствие серийного “истребительного” управляемого ракетного оружия у Германии во Вторую Мировую сыграло одну из ключевых ролей в том, что немецкие реактивные истребители (Ме 262) оказались бесполезны в качестве сил ПВО.

Надо сказать, что самонаводящиеся ракеты “воздух-воздух” в течение довольно длительного периода своего развития (первое, второе, третье поколение) вообще не демонстрировали особого “интеллекта”. Например, ракеты с ИК-сенсорами наводились по элементарному “алгоритму” “погони”, то есть довольно тупо преследовали яркое тепловое пятно сопла вражеского истребителя при стрельбе вдогон.

Такое положение вещей с “ракетным интеллектом” в первую очередь определялось возможностями бортового оборудования: использовалась аналоговая радиоэлектроника, не отличавшаяся алгоритмической гибкостью. В редукцию “ракетного интеллекта” вносило немалую лепту и требовавшееся в расчётах и мат. моделировании сохранение понимания алгоритмов наведения и принципов работы аналоговой “начинки” ракеты (ведь и на стороне конструкторских работ мощные компьютеры стали доступны далеко не сразу). Ракеты сильно поумнели только тогда, когда цифровая вычислительная техника прочно укоренилась по обе стороны от сборочной линии: и на борту ракеты, и на столах разработчиков. И продолжают умнеть.

Какие ракеты нас ждут в ближайшем будущем? Прежде всего – более маневренные и более “интеллектуальные” (в рост “интеллектуальности”, кстати, внесёт свой вклад и широкое использование комбинированных, по принципу действия, сенсоров: например, известный тандем ИК-видео+РЛС). “Интеллекта” добавит то, что современная микроэлектронная элементная база наконец-то позволяет разместить на борту несколько очень мощных вычислителей, с огромной памятью (и для данных, и для команд). Маневренность возрастёт благодаря новым двигателям и большим возможностям по управлению полётом ракеты (тут опять “виновата” микроэлектроника).

Маневренные перспективные ракеты (ждать предсерийных образцов осталось год-два, что-то уже появилось) будут делать несколько заходов на цель, самостоятельно (или с помощью истребителя) обнаруживая эту цель снова, если она вдруг “потерялась”. Истребитель сможет перенацеливать ракету, уже находящуюся в полёте (уже кое-где реализовано), – весьма важный аспект при обстреле несколькими ракетами группы целей на большой дальности. Понятно, конечно, что ракеты смогут атаковать цель, расположенную практически в любой конфигурации относительно истребителя (обязательно будет “закрыто” 360^o по азимуту).

(Израильская ракета Python 5)

Изменятся алгоритмы наведения: суперсовременная ракета сможет наводиться по сложной траектории, заранее рассчитывая не только все возможные “точки встречи”, но и планируя собственный расход энергии. Тут нужно отметить, что очень помогут новые двигатели, в том числе и воздушно-реактивные. Они не только увеличат время полёта при наличии тяги двигателя (а это очень важный параметр для ракеты), но и позволят головке наведения управлять этой тягой в зависимости от тактической обстановки. Например, можно уменьшить тягу с целью снижения скорости полёта на определённом отрезке траектории. (Да, вовсе не обязательно ракете “воздух-воздух” лететь с максимальной скоростью: иногда торопиться уже некуда.)

Появятся ракеты сверхбольшой дальности (сильно больше ста километров). При этом у всех ракет “воздух-воздух” расширится диапазон дальностей, на которых их можно применять. То есть есть тенденция движения от строгого деления на ракеты “ближнего боя” и “дальнего боя” к универсальности.

В общем, подождём пару лет – будет много нового.

Не так давно я уже упоминал, что в ближайшем будущем прорывных, неожиданных и перспективных военно-технологических идей следует ожидать из-под воды. Не в том смысле, что всплывёт-таки великий Ктулху, а в смысле разнообразных подводных аппаратов. Тема акустической невидимости, актуальной под водой, разовьётся в одной из следующих заметок, а в этот раз – про хитрых автономных роботов.

Вот уже с начала года множество “околотехнологических” СМИ рассказывают о разрабатываемых в Штатах (в том числе) беспилотных летательных аппаратах, которые смогут без посадки находиться в воздухе много месяцев или даже лет. Если попытаться перенести “проект” на море, то выяснится, что подводными лодками, совершающими многомесячные автономные переходы, сейчас никого не удивишь. Что, впрочем, нисколько не умаляет значения других устройств: автономных и подвижных подводных роботов, действующих годами.

Такие роботы как раз проектируются. Что-то уже даже построено. В перспективе – малозаметные аппараты водоизмещением в несколько тонн, автономно совершающие патрулирование по заданным маршрутам и при этом покрывающие расстояния в тысячи километров. Такие роботы находятся в толще воды, перемещаются по течениям (подробные навигационные карты давно “оцифрованы”), а также и с помощью собственного двигателя.

Мощный двигатель для крейсерского режима тут не нужен (торопиться некуда), так что и энергии потребляется не так много. (Тем более, что уже давно известны “нырковые” схемы: здесь для горизонтального движения используют крыло, “движущая” сила на котором создаётся во время всплытия и погружения аппарата. Такой аппарат передвигается, то всплывая, то погружаясь. Понятно, что для реализации такого режима на борту имеется система изменения плавучести.)

Предположим, что у перспективного автономного робота пополнение бортовых запасов электроэнергии производится периодически: аппарат всплывает до небольшой глубины и выпускает на поверхность буй с солнечными батареями. Один из вариантов. Есть и другие.

Так или иначе, подъём буя обязательно потребуется для высокоскоростной связи с центром управления (через спутник, например) и для уточнения собственного положения (опять же, спутники GPS и, вероятно, “традиционная”, неспутниковая навигация в автоматическом режиме; как такая навигация реализуется – это предмет для отдельной заметки). Высокоскоростная связь нужна для передачи собранной информации в центр и для обновления заданий робота.

Океан большой и глубокий. Робота, по сравнению с обитаемым аппаратом, проще сконструировать так, что он сможет погружаться на большие глубины и находиться там длительное время. И таких роботов нужно много. Для чего? Например, для наблюдения за подводными лодками и вообще – для разведки.

Центр управления, анализируя совместно данные от нескольких роботов, может узнать много интересного, особенно, если роботы побывали в чужих территориальных водах. (Интересно, что подобный робот, при тщательном проектировании, может даже скрытно заходить из моря в крупные реки.) Ценности материалу добавит то, что робот, конечно, оснащается широким набором разнотипных сенсоров. Более того, робот может доставлять различные разведывательные устройства (понятно, автономные) в заданный район и, позже, забирать их обратно. (Сейчас такие задачи решают хорошо подготовленные пловцы-люди, но возможности робота – существенно шире.)

Интереснее станет, если вспомнить “новую” моду на “барражирующие боеприпасы”, которые сами выбирают цели, прибыв к полю боя. Понятно, что автономный, подвижный и достаточно большой подводный робот может нести мощную боевую часть и, в случае необходимости, атаковать противника. При этом в “район патрулирования” робот приплывает сильно заранее (может, даже за год) и, получая периодические “обновления” по системам связи, ждёт цель.

А есть и другие применения.

Боевые беспилотники с вертикальным взлётом. Как только доведут до ума соответствующие силовые установки, такие беспилотники сразу появятся. В первую очередь – на кораблях. Почему? Потому что перспективные летающие роботы обязательно будут действовать группами (скажем, числом от семи роботов).

Группа роботов действует согласованно, обмениваясь информацией в реальном времени. Такая организация даёт множество преимуществ, которые просто не доступны одиночным беспилотникам. Например, одни “элементы роя” наводят, другие – атакуют. При этом, если используется радиолокационное наведение, то атакующие беспилотники действуют в пассивном режиме, что снижает их заметность. Группа роботов, объединяя информацию от своих сенсоров, может эффективно вычислять координаты целей, работая, опять же, только на приём (я об этом как-то писал, правда, применительно к группам пилотируемых истребителей). При этом, понятно, за беспилотниками остаются и все очевидные известные тактические преимущества действия группой (скажем, несколько беспилотников прикрывают атаку одного и т.п).

Так вот, при чём здесь вертикальный взлёт: дело в том, что только так можно с максимальной эффективностью обеспечить одновременный взлёт группы с тесной палубы авианосца (или с небольшого аэродрома). Понятно, что можно взлетать с катапульты по очереди: взлетевшие раньше – ждут остальных в воздухе. Однако “время на сборы” – это фактор вполне критический, особенно если нужно быстро поднять в воздух несколько ударных групп.

Более того, для обеспечения высокой маневренности в полёте (а она хорошо подходит беспилотникам), всё равно потребуются силовые установки, позволяющие реализовать в дополнение к аэродинамическому газодинамическое управление (например, аппарат может иметь тот или иной набор отклоняемых реактивных сопел: управление вектором тяги). Понятно, что вертикальный взлёт в таком случае можно получить в качестве развития системы газодинамического управления.

Конечно, обитаемым летательным аппаратам тоже лучше действовать группой – это очень давно проверено на практике. Однако теперь на первое место по значению всё равно выходит автоматический оперативный обмен информацией между бортовым компьютерным оборудованием внутри группы, а не только между пилотами. Если прибавить к этому факту всё возрастающую роль беспилотников, становится понятным, что двигателисты подтянут технологии (которые в своё время не позволили создать действительно эффективные истребители вертикального взлёта), и в будущем нас ждут вертикально взлетающие боевые беспилотники. Тем более, что отсутствие кабины пилота добавляет простора и для проектирования силовой установки, а не только для аэродинамики.

Первые образцы подобных беспилотников уже есть. Правда, в основном это вертолёты. А нужны реактивные – их развития придётся подождать несколько лет.

Многие с нетерпением ждут, когда же появятся в большом количестве пассажирские сверхзвуковые или даже гиперзвуковые лайнеры, которые сократят время в пути. Между тем, ждать подобных лайнеров не нужно – в ближайшей перспективе их не будет.

Дело в том, что сейчас авиаперевозчиков интересует увеличение числа потенциальных пассажиров. Перевозчиков заботит собственная прибыль. А “на круг” можно гораздо больше заработать, перевозя 100 пассажиров по условной цене билета в 300 рублей (но десять часов в полёте), чем перевозя одного пассажира по 3000 рублей (но три часа лететь). Понятно, что тех, кто готов летать по 300 – очень много, это основа массовых перевозок.

Чтобы летали многие пассажиры и летали они много – нужно прежде всего решать две задачи: во-первых, повышение доступности плётов, а для этого лайнеры должны быть экономичными (в пересчёте на перевозку одного пассажира); во-вторых – повышение надёжности и безопасности: растёт интенсивность перевозок, а каждая катастрофа – отпугивает потенциальных покупателей билетов, поэтому лайнеры должны быть ещё более надежными (это, вообще говоря, очень сложная задача, так как современные лайнеры и так являются супернадёжными машинами) и сама организация полётов должна быть безопасной (а человеческий фактор – это тоже деньги и расходы).

Собственно, эти две задачи – дешевизна и надёжность – сейчас и решают. А дальнейшее увеличение скорости полёта не так уж и важно: на большинстве линий время в полёте более или менее устраивает тех, кто хочет билет подешевле.

Сверхзвуковые лайнеры тут неотвратимо и сильно проигрывают по обоим направлениям: это дорогие машины (обязательно больше топлива, другие технологии и тп.) и это машины ненадёжные (не отработана конструкция, другие нагрузки на агрегаты и тд.)

Вот и выходит, что сверхзвуковые пассажирские лайнеры появятся, конечно, но это прежде всего будут “бизнес-самолёты”, перевозящие несколько пассажиров за очень большие деньги (ну, возят тех, кому реально нужно быстро – таких мало).

На рисунке – проект Ту-444 (ОКБ Туполева).

Продолжаем цикл пятничных записок по теме эсхатологии технократической цивилизации. В прошлый раз мы изучили вопрос с солнечными батареями, которые, являясь достижением высоких технологий, тем не менее предлагают вполне низкотехнологичный способ получения электроэнергии.

Для чего вообще нужно электричество отдельным хозяйствам, пережившим “конец цивилизации”? Во-первых, электрическую энергию можно относительно просто запасать в автоматическом режиме. (Автоматический сбор, скажем, дров или угля – это уже из области настоящего хайтека.) Во-вторых, электрическая энергия может питать целый ряд устройств и машин, довольно простых по конструкции и очень нужных для производства столь же простых, но ценных изделий (об этом позже). Ну и, в-третьих, электричество – это безопасное освещение жилища и, скажем, подача воды в это же самое жилище-обиталище.

Кроме солнечных элементов есть и другие методы получения электроэнергии в автономном режиме. Например, с помощью “ветряков”. Ветряные мельницы ведь известны с древности, со времён до технократии. Электрический генератор, работающий от ветра, это как раз развитие мельницы.

Проблемы с ветряками известные. Самое главное, что это устройство с лопастями содержит множество движущихся частей. При этом, современные “ветряные мельницы” устроены по стандартам и требованиям современных, высокоразвитых, технологий. В случае гибели Цивилизации “хайтековские валы, шестерёнки и обмотки” – то есть, запчасти, – для сломавшегося ветряка взять будет негде.

А поломать ветряк может сильный ветер. Но не только он. Справятся и какие-нибудь злоумышленники с дубинами, привлечённые размахом конструкции. Ведь другая проблема ветряка – его гарантированная заметность, даже при наблюдении с большого расстояния. Потому как устанавливать такой генератор нужно на открытом пространстве, закрепляя винт на большой высоте, иначе толку не выйдет.

Тем не менее, в качестве дополнительного, альтернативного источника электроэнергии, в комплект к солнечным батареям, ветряной генератор был бы весьма полезен. Что же делать эсхатологам? Выход один – самостоятельно готовить низкотехнологичный ветряк, который можно будет починить кустарно. Тут и поможет знакомство с конструкцией древних мельниц, которые делались из дерева и простой ткани. А самих генераторов тока, которые будут подключаться к “приводу” крутящего момента, можно запасти несколько штук – на запчасти.

Между прочим, заметная тема обделена вниманием блога dxdt.ru. Это – эсхатологические “проблемы” технократической цивилизации. Действительно, ожидания “всемирного конца света”, как и прежде, сильны: некоторые даже уже сейчас переезжают в специальные деревенские дома, переходя на самообеспечение, отказываясь от “благ цивилизации”. Ведь распространённые сценарии “конца цивилизации” в том или ином виде включают исчезновение всех технократических достижений, а не только Интернета.

Да.

До сих пор не ясно, полезут ли страшные орды монстров из межпространственной дыры, которую создаст (если создаст) ускоритель LHC, и это ли станет причиной “Конца”. Мы в этот раз вообще не будем разбирать называемые эсхатологами причины “Конца”. Пятничные заметки по теме “Эсхатология” посвящены другому – тому, как и какие технологии можно было бы, теоретически, сохранить в доступности после “конца всех технологий”. Потому что “эсхатологи” как-то об этих доступных технологиях упрямо забывают.

Итак, в эту пятницу, для начала, немного о генерировании электроэнергии. Действительно, в страшных сценариях “конца Света” даже готовящиеся к этому знаменательному событию персонажи остаются без электроэнергии. Мол, пишут они, “поставки электричества – это исключительно благо цивилизации”. А вот и нет – наш им ответ.

На удивление низкотехнологичным (по факту штатного применения) источником электроэнергии оказываются солнечные батареи. Дело в том, что сейчас, пока цивилизация живёт, фотоэлектрические преобразователи подешевели и, при этом, стали более эффективными. Эти неприхотливые устройства без движущихся частей нужно просто запасать, закупая для убежища.

После того как цивилизация с шумом рухнула, а централизованное электроснабжение исчезло, можно переходить на автономную “солнечную систему”. Уж особенно в деревенском доме.

Исключительной квалификации обслуживание системы на солнечных батареях не требует, а электричеством может обеспечивать долгие годы (главное запастись дополнительными хорошими аккумуляторами, потому что этот элемент системы электроснабжения вырабатывает свой ресурс быстрее). Удобным дополнением будут энергосберегающие электроприборы и инструменты, желательно – постоянного тока и низкого напряжения питания (переменный ток на 220 вольт – он-то в автономном доме особенно не нужен).

Конечно, при утрате в процессе “постцивилизационной жизни” ключевых элементов (например, злобные противники камнями разбили “фотоприёмники”) возобновить электропитание дома будет невозможно: цивилизация-то рухнула, а на коленке сделать “фотоэлектрику” уже не так просто. Так что следует запастись несколькими комплектами, и, возможно, несколькими разными по принципу действия системами (не только солнечной).

И, понятно, эффективность системы электроснабжения на солнечных батареях зависит от географического региона пребывания выжившего.

Продолжение – в следующую пятницу, теперь вместо многогранников.

Гиперзвуковые беспилотники с прямоточными воздушно-реактивными двигателями и адаптивной аэродинамической схемой полезны для использования в качестве первого эшелона ПРО. Каким образом? Вот каким:

У таких беспилотников малое “подлётное время” и их можно сделать очень сложными целями для ПВО. Прибыв в нужный район над территорией противника, такой беспилотник может самостоятельно сориентироваться “по месту” и перехватить стартующую (или только что стартовавшую) где-то неподалёку ракету. Понятно, что для перехвата будут использованы противоракеты, которые беспилотник привёз с собой.

Правда, есть важный момент: подобный первый эшелон может быть использован только в концепции упреждающего удара (иначе ракеты противника улетят из зоны поражения раньше, чем прибудут беспилотники). Но концепция упреждающих действий – это популярная концепция.

Ключевых для подобных беспилотников моментов – несколько: во-первых, нужно обеспечить большую дальность и скорость полёта (воздушно-реактивный двигатель, перспективные ракетные ускорители); во-вторых – малозаметный старт (развитие технологий “Стелс”, перспективные ракетные ускорители); в-третьих, потребуется уверенное управление большими группами таких беспилотников, стартующими синхронно из разных уголков Земли, и обмен данными между аппаратами (развитая спутниковая группировка).

Группы таких беспилотников (сотни? тысячи?) можно заранее расставить по всему Земному шару. В том числе, понятно, и в океанах: беспилотники могут базироваться не только на авианосцах, но и на перспективных подводных лодках.

Впрочем, пока это только заметка из раздела футурология. Придётся подождать.

Кстати, для борьбы с боевыми роботами вряд ли потребуется сильно перемещать акценты на средства РЭБ (радиоэлектронной борьбы). Потому что различная электроника уже и сейчас играет определяющую роль в боевой технике, а роботы (и беспилотники, в том числе) ещё и окажутся более защищёнными от “электромагнитных угроз” – так выйдет потому, что конструкторы уже знают о возможных уязвимостях на этом направлении.

Можно обойтись без принципиально нового оружия. Правда, когда полиморфные роботы поползут многочисленной толпой, на ходу формируя сети и объединяясь в “интеллектуальные” структуры, потребуется очень интенсивное “ведение огня”. Дело в том, что самоорганизующиеся системы из роботов будут очень живучими. Но принципиально новое оружие тут не является строго необходимым.

Зато потребуются новые хитрые сенсоры для систем обнаружения и наведения. Потому что боевые роботы будут малозаметными для электромагнитных полей. И потребуются мощные информационные системы для планирования операций и оперативного управления “противороботным” оружием. Потому что вычислить тактические параметры “на коленке”, борясь с автоматической распределённой адаптивной системой – не выйдет, нужна помощь мощного компьютера с соответствующим ПО. (Этот момент, между прочим, в точности моделируется ситуацией с современными ботнетами в Интернете.)

Впрочем, всё это потребуется не так уж и скоро. Через пару десятков лет, может.