Предположим, что некий летательный аппарат, пусть это будет крылатая ракета, использует навигацию по карте высот, а высоты в полёте измеряет при помощи радара (который, для упрощения картины, можно считать радиовысотомером). Логика известна: в памяти системы управления находится опорная карта, содержащая контуры (по высоте) местности, над которой проложен маршрут; в некоторые моменты времени система управления измеряет окружающую действительность при помощи радара, зондирующие импульсы которого позволяют построить карту высот, определяет положение, сверяя данные с картой в памяти, и вычисляет коррекцию для инерциальной навигационной подсистемы (это важный момент: инерциальную навигацию, как основной и автономный источник данных о местоположении, пока что не отменяли).

Как поставить помеху данной системе? В теории, можно задавить принимающий тракт радара мощной широкополосной помехой. Эффективность источника такой помехи будет сильно зависеть от его расположения – диаграмма направленности антенны, находящейся на ракете, кардинально ослабляет сигнал, принимаемый с направлений, которые не совпадают с текущим азимутом обзора радара. Так что оптимальный вариант размещения источника помехи – на земле, близко к точке, в которой находится ракета. Что, само по себе, уже весьма затруднительно, да и не имеет особого смысла: проще ракету сбить, раз она всё равно рядом. При этом, подавляющая помеха лишает систему наведения канала, используемого для коррекции, соответственно, если измерить контур “подстилающей поверхности” не удалось, то ракета продолжает полёт по маршруту дальше, с возросшей погрешностью. Если в какой-то момент помеха перестанет глушить радар (например, помехопостановщик отстал), то накопившуюся погрешность система тут же исправит. Современные инерциальные системы очень точны, так что не стоит рассчитывать, что отклонение будет очень большим. Памяти на борту достаточно, поэтому предполагать, что, как в 70-х годах прошлого века, ракета достаточно быстро вылетит за пределы опорной карты – тоже не приходится. Поэтому, даже если оставить за рамками обсуждения оптические системы, простая подавляющая помеха не обладает нужной эффективностью по совокупности параметров.

Более хитрая, активная помеха могла бы влиять на бортовой радар, приводя к искажению измеряемых параметров: то есть, ракета увидела бы другой контур, другой рельеф. Тогда ракету можно плавно увести в произвольную точку на карте. Логика схемы аналогична спуфингу GPS: там подменяются сигналы спутников, что приводит к сдвигу вычисленных координат; здесь – сигнал от рельефа. В теории, действительно, возможно сформировать на приёмной антенне радара такую картину, которая соответствует изменённому, “подставному” рельефу. На практике – потребуется знать очень много дополнительных параметров. Среди этих параметров: точное положение ракеты в момент времени, для которого вычисляется помеха; характеристики сигнала радара, его состояние в момент, когда сигнал помехи достигнет антенны. Заметьте, что так как на борту ракеты присутствует очень точная инерциальная система навигации, то знать положение ракеты тоже необходимо не в какой-то произвольный момент времени, предшествовавший генерации помехи, а именно в тот момент, когда помеха достигнет радара. То есть, в системе координат помехопостановщика, в будущем, пусть и удалённом от настоящего всего лишь на миллисекунды. Кроме того, как ни странно, потребуется информация о параметрах карты в памяти ракеты – в противном случае, как и для подавляющей пассивной помехи, бортовая система управления получает возможность определить, что радар вышел из строя, так как он возвращает заведомо ошибочные данные, которые не совпадают ни с каким фрагментом опорной карты. И если все эти сведения о положении ракеты и её внутреннем устройстве имеются, то нет смысла в помехопостановщике: имея точные данные о местоположении ракеты – её проще сбить противоракетой; ну или, например, остановить заградительной сетью, доставленной беспилотником, раз, очевидно, имеется подавляющее техническое превосходство над стороной, которая ракету запустила.

Естественно, системы наведения сейчас устроены сложнее, используют не только данные о рельефе, измеряют их не только радиовысотомером (кроме очевидной и ненадёжной GPS, есть пассивная оптика, магнитное поле). Всё это значительно усложняет задачу постановки активной уводящей помехи.



Комментарии (4) »

Что касается обсуждений про китайские МБР, которые, якобы, размещаются вблизи от границы с Россией. На начальном этапе полёта баллистическая ракета очень уязвима. Кроме того, чем ближе к границе, тем ближе можно разместить средства превентивного уничтожения ракетных комплексов (ещё до запуска), да и наблюдать их перемещения, подготовку к пуску – тоже проще.



Комментировать »

В комментариях напомнили про испытания стай миниатюрных беспилотников, которые сбрасывают с самолёта в непосредственной близости от района применения. Стаю нужно называть mesh-сетью, потому что беспилотники-участники обмениваются между собой данными. Связь достаточно устойчивая: протоколы позволяют динамически подстраивать её параметры под изменяющиеся условия – например, если часть беспилотников потеряна. Управление стаей может осуществляться дистанционно, но она с не меньшим успехом способна выполнять и заранее загруженную в память задачу.

Если беспилотники действительно небольшие, то они, даже в значительном количестве, не годятся на роль эффективного ударного средства. Естественно, можно оснастить каждый из аппаратов каким-то маломощным оружием, но из-за того, что дополнительные ресурсы, необходимые для транспортировки этого оружия, оказываются размазаны по десяткам и сотням составляющих аппаратов, суммарный ударный выход “по стае” окажется мал. (Что, конечно, не исключает возможности использования стаи для нанесения удара, скажем, даже по танку, но составляющие такую стаю беспилотники должны быть большими.) А вот для разведки, для задач активной РЭБ и проведения диверсий – стаи мелких летающих роботов очень хороши.

Интересно, как с ними можно бороться. Первое, что обычно упоминают, это электромагнитные импульсы (ЭМИ), которые могут вывести из строя микроэлектронную начинку. Тут нужно учитывать несколько моментов. Да, импульс с достаточной энергией может сжечь что угодно (даже монолитный шар из радиопрозрачного пластика). Но такой “мазер” получится большим, сложным в эксплуатации (не испортить бы свои устройства), потребляющим кучу энергии. А если он есть, то выводить из строя можно сразу самолёты-носители. А системы малой энергии неэффективны: для уничтожения стаи – нужно достаточно долго светить на каждый из беспилотников, если стая разбежалась, то придётся перемещать луч. Кроме того, от излучений с малой энергией отдельный аппарат, даже небольшой, можно хорошо защитить, использовав, например, экраны и специальные комплектующие. А основная проблема возникнет с наведением импульсов: стая распределена по большому сектору пространства и маневрирует, беспилотники видны плохо.

Стая полезна только тогда, когда аппараты действуют сообща. Для координации действий беспилотникам нужно поддерживать связь. Поэтому следующий за ЭМИ вариант – постановка помехи, которая затруднит связь. Но аппаратам, составляющим стаю, не обязательно передавать друг другу большие потоки информации. А низкоскоростная радиосвязь может быть не только чрезвычайно устойчивой к помехам (например, за счёт использования широкого спектра частот и защищённого кодирования), но и скрытной – обнаружить сигналы и раскрыть их кодирование, для постановки активной помехи, непросто. Более того, связь между аппаратами может быть оптической, например, с использованием лазерного излучения (это сложно, но вполне возможно).

Именно упоминание оптических каналов связи наводит на следующую мысль: для борьбы со стаей можно использовать некоторое облако пыли, которое распыляется непосредственно на саму стаю. Пыль, во-первых, нарушает коммуникации (не только оптические, понятно); во-вторых, пыль будет забивать механизмы и выводить их из строя. Конечно, механизмы можно защитить, но в случае с вращающимися винтами это существенно увеличивает сложность конструкции и её вес. Например, даже если исключить из рассмотрения приводы лопастей, быстро вращающийся в пыли винт может начать накаливать поверхностный электрический заряд, заряжая, тем самым весь корпус аппарата. Вроде бы, заряд не так страшен, но он может мешать работе электронных устройств не меньше направленных ЭМИ. А главное, через облако пыли сложно собирать данные.

Вариантом, сходным с облаком, является механическая заградительная сеть (использовалась в воздухе ещё в прошлом веке). Возможно создание огромной по площади сети из лёгкого, но достаточно прочного волокна. Такая сеть будет длительное время оставаться в воздухе сама по себе. Сеть сбрасывается с самолёта, либо выстреливается из специальной пушки, внутри снаряда, который раскрывается в нужной точке пространства. Беспилотники вряд ли смогут обнаружить сеть, а вот залететь в неё, намотав составляющие ячейки на лопасти винтов – это запросто. Несколько сетей – стая поймана и падает вниз.

Сеть выглядит весьма неплохо. Так как беспилотники небольшие, можно сделать сеть безопасной для людей и прочей техники – её будет несложно разорвать. Можно заранее спроектировать волокна так, что они будут разрушаться через несколько часов, скажем, под воздействием атмосферного кислорода. Сеть, вместе со средствами доставки, стоит заметно дешевле стаи беспилотников и дешевле продвинутого источника ЭМИ. Однако и в случае с облаком пыли, и в случае с сетью – остаётся проблема своевременного обнаружения стаи беспилотников и наведения средств доставки. Впрочем, сети можно заранее развешивать в воздухе при появлении каких-то подозрений.



Комментарии (7) »

GunsПишут, что в Штатах предложили некий стандарт “умного” стрелкового оружия – пистолетов. Под “умными” – подразумеваются пистолеты, оснащённые электронным приспособлением, которое должно блокировать стрельбу, если пистолет оказался у “неавторизованного” лица.

В статье по ссылке содержится занятная неточность. Там сказано, что в “случае разряда аккумулятора, управляющего электронным предохранителем и системой авторизации пистолета, оружие должно блокироваться”. Это было бы, мягко говоря, удивительным решением. Однако в исходном документе Минюста США ничего подобного нет. Вероятно, журналиста ввёл в заблуждение достаточно специальный англоязычный термин – “out-of-battery”: в отношении стрелкового оружия он обозначает преждевременный выстрел, обычно, при недозакрытом затворе. Естественно, прямой перевод – “без батарейки” – ошибочен: когда этот термин появился, никаких электрических батареек в пистолетах и пушках ещё не было. Но несложно представить, какова была бы реакция бойцов спецподразделений полиции, которым вручили бы новое личное оружие, предупредив, что перед мероприятием нужно не забыть зарядить батарейки.

Вернёмся к вопросу подобных “систем безопасности”. Конечно, исходная рекомендация прямо предписывает, чтобы в случае любого сбоя “устройства безопасности” – пистолет переходил в пригодное для стрельбы состояние. Правда, не совсем ясно, какой тогда смысл в ограничении, даже если для авторизации используется некоторый дополнительный токен (ключ-метка), который находится у легитимного “пользователя” при себе. Можно предположить, что, на практике, у любого сотрудника, который как-то заботится о собственной безопасности и допускает применение оружия, этот токен моментально окажется привязан или приклеен к пистолету; так, на всякий случай. (И однажды токен зацепится за кобуру.) Но интересен и другой момент: с одной стороны, сейчас обсуждаются запреты на применение оружия боевыми роботами, в автоматическом режиме; с другой стороны – предлагается дать электронному устройству возможность ограничивать и человека в применении оружия. Естественно, речь идёт о намерении ограничивать только нелегитимные случаи, но вопрос в том, как подобное техническое ограничение проявит себя в реальности.

Ещё не так давно предпочтение отдавали револьверам лишь по той причине, что они имеют чрезвычайно надёжный механизм, где осечка, на практике, может произойти только по вине патрона. Насколько популярен будет “электронный” пистолет, который, несмотря на все предписания стандарта, окажется возможным заблокировать дистанционно? Хотя, прогресс есть прогресс.



Комментарии (10) »

В 2008 году я предположил, что ввести рельсотрон (электромагнитную пушку) в строй удастся лет через пять-семь, “как минимум”. Что ж, прогноз хоть и “сбылся” (ну, да, там же было сказано “как минимум”), но всё же оказался слишком оптимистичным: прошло восемь лет, а рельсотрон как был лабораторным изделием, так им и остался. Но зато отлично работает для создания шумихи в прессе.

Интересно, чем же именно должна стрелять такая пушка. Стрельба простой болванкой, конечно, занимательна, но на дальностях более 200 км точность будет невысокой. Учитывая, что болванка, в случае попадания, оказывает сугубо “локальное воздействие”, смысл стрельбы вообще теряется. Снаряд должен быть корректируемым. Управлять быстрым снарядом в полёте можно при помощи небольших аэродинамических поверхностей. Есть отработанные схемы. Проблему представляет размещение на борту микроэлектроники: она должна пережить и ускорение, и электромагнитное воздействие при выстреле. Впрочем, General Atomic рапортуют, что справились и сделали подходящую электронную начинку, а также продолжают её испытывать.

Корректируемый снаряд, доставляемый на расстояние в 200 км примерно за минуту, с точностью лучше одного метра отклонения, может оказаться хорошей заменой гиперзвуковым ракетам. При условии, конечно, что выстрел окажется недорогим, а установка не потребует отдельного корабля. Впрочем, у ракеты всё равно остаются заметные преимущества – например, она способна прилететь не по баллистической кривой, поэтому её сложнее перехватить. Снаряд, напротив, видно издалека, времени на реакцию системы перехвата несколько больше. С другой стороны, перехватить снаряд существенно сложнее.



Комментарии (8) »

В Сирии повстанцы используют самодельные вооружения. Артиллерия – один из самых старых родов войск, поэтому на фотографиях встречаются разнообразные артиллерийские системы. Например, самоходные, большого калибра.

Credit: Reuters

cnsyr19035

Здесь можно видеть не примитивный “требушет”, а казнозарядное орудие, снабжённое системой тормозов и компенсаторов – вероятно, отдача должна быть существенной, либо конструкторы предполагают, что рама не выдержит отдачи. Насколько можно судить по другим фото, такие “миномёты” стреляют минами (снарядами), изготовленными из газовых баллонов. Кстати, рама грузовика снабжена дополнительными опорами. Под ограждением кузова (справа, ближе к кабине) установлен какой-то откидываемый щит (зачем?). Ствол почему-то камуфлированный, а сам автомобиль – нет.



Комментарии (2) »

В продолжение заметки про лазерную турель, перехватывающую подлетающие снаряды. Чисто “кинетическая” турель стреляет не лазером, а своим снарядом, который должен угодить прямо в снаряд подлетающий. Попасть снарядом в снаряд сложнее, чем лазером, но возможно. При столкновении на встречных курсах – мгновенный гарантированный результат: сумма скоростей будет такой, что оба снаряда разрушатся. Даже если перехватчик мал, относительно перехватываемого снаряда, например, составляет лишь десять процентов его массы, попадание всё равно приводит к разрушению цели.

В прошлом примере, про лазер, перехватываемый снаряд летит со скоростью 1300 м/сек (что является заведомо завышенным показателем – обычно скорость раза в два-три меньше). Путь, на котором требуется перехватить снаряд, – 900 метров: предполагаем, что снаряд обнаружен на расстоянии в километр, а если он не перехвачен до рубежа 100 метров от прикрываемого объекта, то перехвата, считаем, не состоялось (таковы условия задачи). Выходит, на всё про всё у перехватывающего комплекса 750 мс. Это как минимум.

Основной проблемой для кинетического перехватчика становится подлётное время до снаряда. Лазер тут действует мгновенно, а вот стальной болванке ещё нужно лететь. Пусть у нас столь же сверхмощная фантастическая пушка, как и у атакующих, поэтому снаряд на перехват вылетает со скоростью 1300 м/сек. Тогда, если пренебречь падением скорости, 100 метров он преодолеет за 76 мс. В реальности, конечно, несколько медленнее. Это означает, что нижний предел запаса времени на полёт перехватчика – примерно 100 мс. Осталось 650 мс. В предыдущем упражнении, на поворот лазерной турели мы отводили 300 мс. Это показатель, отражающий предел сверху: действительно, за 0,3 сек. можно повернуть на 180 градусов даже массивную турель, если заранее озаботиться электрическим или, на худой конец, паровым приводом. Итак, 300 + 100 = 400, а осталось 350 мс, но это только механическая часть. Кстати, интересная оптимизация состоит в том, что турель может всё время быстро вращаться: это, во-первых, позволяет экономить на разгоне (хотя, тут можно поспорить); во-вторых, снижает средний показатель угла доворота, необходимого для обстрела подлетающего снаряда – в некоторых случаях мы уже будем смотреть примерно на подлетающий снаряд, когда тот будет обнаружен (лучше всего, конечно, сразу развернуться в сторону вероятного противника). Для того, чтобы понять, куда же стрелять, как и в случае с лазером, придётся провести траекторные вычисления, пусть, как и в прошлый раз, это 50-100 мс. 350 – 100 = 250 мс, столько осталось времени на выстрел.

Кинетический перехватчик должен маневрировать, чтобы корректировать свой полёт и попадать в цель. Маневрирование, кроме того, позволяет сократить время поворота турели: оптимизированный вариант стреляет, развернув турель в некий сектор, захватывающий снаряд, а перехватчик дальше наводится дополнительно. Траектория полёта изменяется, расстояние несколько увеличивается, но это может оказаться оправданным. Особенно, если выпускать несколько перехватчиков. А для получения высокой вероятности перехвата – именно так и придётся поступать. Выстрелы могут происходить параллельно, поэтому 250 мс не нужно делить между десятью, как минимум, стволами. Естественно, 250 мс – более чем достаточно. Если начать раньше, то перехватчик получит шанс встретить снаряд на большем удалении от критического рубежа. Проблема в том, что обычный, не реактивный, перехватчик довольно быстро теряет скорость с расстоянием. Поэтому лучше всего стрелять кинетическим перехватчиком из электромагнитной пушки, разгоняющей снаряд хотя бы до 2500 м/сек. Сооружение громоздкое, но зато всепогодное и эффективное. Это вам не лазер.



Комментарии (8) »

То, что в летящий снаряд можно попасть лазером – сомнений не вызывает, да и на практике было продемонстрировано. Пусть снаряд летит со скоростью 1300 м/сек (это очень быстро, учитывая, что снаряд может быть на излёте). Расстояние обнаружения – один километр. Точка, так сказать, невозврата – 100 метров (до цели). То есть, на всё про всё лазерному комплексу отводится 750 мс.

Траекторные вычисления, включая несколько замеров скорости и направления движения снаряда, займут около 50-100 мс. А самое большое время потребуется, конечно, не компьютерам, а механике, которая будет поворачивать что-то в установке. Скорее всего – поворачивать нужно некую турель, и “линзы-призмы” или зеркала внутри неё (хотя насчёт пригодности зеркал для использования в реальной полевой системе, со сверхмощным лазером – есть сомнения, несмотря на то, что зеркала применялись и применяются). Проблема с турелью в следующем: оптика для мощного лазера может весить немало, а пригодность конструкции к резким поворотам потребует дополнительных опорных устройств, которые тоже внесут свою лепту в общий вес. Но, в принципе, при наличии мощного электродвигателя и источника питания, выдающего в пике тысячи ампер, можно практически мгновенно развернуть любую турель. Поэтому на поворот оставим 300 мс (максимум – пусть это будет время, требуемое на 180 градусов поворота). В теории, турелей может не быть, а просто установка конструируется всенаправленной, с несколькими лазерами. Однако это дорого и сложно, если только вообще можно говорить о сложности и дороговизне, рассуждая про фантастическую оружейную систему.

Итак, остаётся 350 мс. При этом снаряд ещё нужно сопровождать и как-то испортить. Вероятно, действительно сверхмощный лазер мог бы просто испарить снаряд за полсекунды. Но это чистая фантастика: такой лазер ещё бы и газы атмосферы на пути к цели ионизировал, вызывая изменения оптических свойств воздуха. “Обычный” сверхмощный лазер может перегреть снаряд, прожечь в нём какие-то дыры (а снаряд, возможно, быстро вращается), вызвав тем самым его преждевременный разрыв (если там есть чему взрываться) или отклонение от траектории. В последнем случае, кстати, пользы от лазерной установки оказывается не так много – снаряд попадёт куда-нибудь ещё, и этому “где-нибудь” мало не покажется. В общем, не так всё просто получается.

Конечно, когда снаряд летит издалека, да медленно – шансы на полезный исход резко увеличиваются. А если представить, что лазерной установке противостоит электромагнитная пушка, стреляющая банальными стальными болванками, но зато с почти космическими скоростями, то ситуация уж совсем сложится не в пользу лазерной установки.

Заметьте, что кинетический перехватчик гарантированно справится и с обычным, и со сверхскоростным снарядом.



Комментарии (7) »

Boeing показывает очередную компактную мобильную лазерную установку (“в четырёх ящиках”), которая может сбивать беспилотники – “пятнадцать секунд воздействия лучом – и дрон выведен из строя”. Конечно, по сравнению с ракетой – вариант выглядит эффектно. Правда, одна установка может вести обстрел одной цели, а ракеты можно было бы выпустить по нескольким, если, конечно, командный пункт поддерживает режим работы с несколькими целями. В видео говорят, что если беспилотник оказался под лазерным обстрелом, нельзя понять, откуда ведётся обстрел и что происходит. Это довольно интересное утверждение.

Boeing laser

Понятно, что для эффективной доставки энергии лазерный луч необходимо точно сфокусировать. Для точной фокусировки нужно знать текущие параметры траектории: направление на цель, расстояние до цели. Кроме того, необходимо учитывать свойства атмосферы, так как на дальних дистанциях движение воздуха вносит существенные искажения. На первый взгляд, определение траектории цели требует активных средств: подсветки её либо лазером, либо радаром. И то, и другое излучение может быть обнаружено. Лазер, конечно, предпочтительнее, так как, во-первых, несравнимо меньше побочных излучений (по сравнению с радарами), во-вторых, существенно выше точность. Подсвечивать для коррекции можно тем же лазером, который и наносит поражающий удар. Для точной фокусировки требуется высокая точность измерения расстояния и параметров “канала” – то есть, атмосферы на пути к цели.

Однако можно придумать и полностью пассивную систему. Обнаружение цели и измерение траектории в этом случае делается оптической системой – проще говоря: парой телескопов (похоже, что годится и один единственный, но это сложнее). Да, система даст заметную погрешность. Но её можно компенсировать следующим образом. Пусть у нас есть некий интервал по дальности до цели, определяемый погрешностью измерения, и второй интервал по качеству луча, определяемый действующими свойствами атмосферы – эти интервалы дают некоторый трёхмерный участок пространства, внутри которого находится цель. Поражающий удар по цели можно нанести, сориентировав лазерную установку на правильную точку в этом объёме. Да, точка неизвестна, но лазерная система очень быстрая, соответственно, она может последовательно пробегать множество точек объёма, накрывая его весь, с некоторым шагом дискретизации. При этом часть энергии будет теряться, но никто и не говорит о стопроцентной эффективности. Такая, полностью пассивная, в смысле наблюдения за целью, система, действительно получается довольно скрытной.

Конечно, в любом случае нельзя говорить о том, что направление на атакующую установку обстреливаемая цель определить не может – при наличии подходящих оптических датчиков это можно проделать быстрее, чем минуют пятнадцать секунд. Кроме того, установка наверняка излучает в других диапазонах: там есть источник питания, система охлаждения, оптический модуль. Но обнаружение представляет собой отдельную, непростую задачу. С другой стороны – обнаружение подлетающей ракеты тоже не вселяет никаких надежд в беспилотник, оказавшийся целью.

(Видео – по ссылке с картинки.)



Комментарии (7) »
Навигация по запискам: Раньше »