dxdt.ru: занимательный интернет-журнал

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.

Чуть более года назад, 17 июня 2014 года, я писал буквально следующее:

Доступность технологий растёт, а методы атак, как известно, постоянно улучшаются: так что в недалёком будущем на обочине дороги может появиться “шутник”, который, при помощи нехитрого лазерного (или микроволнового) излучателя, останавливает проезжающие автомобили, вызывая срабатывание системы предотвращения столкновений.

Ждать, действительно, пришлось недолго: именно такую атаку, с лазерным излучателем, обещают представить на Black Hat Europe 2015. Действительно, технологии движутся, а о защите думают не так много. Впрочем, защита автомобилей от подобных активных помех – это вопрос едва ли не сложнее, чем аналогичная задача в случае, например, боевых истребителей.

В Великобритании собираются запустить в пробную эксплуатацию системы индуктивной зарядки для электромобилей, интегрированные в полосы обычного шоссе. (Но пока что речь идёт о предварительных тестах, вне дорог.) То есть, аккумулятор транспортного средства заряжается при движении по данной полосе. Это очень напоминает аркадные компьютерные игры про автомобили, где проезд по определённой полосе даёт прибавку в скорости или ещё какие-то бонусы. Такие системы уже ограниченно используются в мире: например, документ с описанием британского проекта ссылается на автобусный маршрут в Южной Корее (но электрические автобусы там заряжаются во время остановки).

Решение, конечно, очень футуристичное и занятное – из тех, которые можно охарактеризовать как “научная фантастика в повседневных новостях”. Правда, эффективность вызывает сомнения: потребуются очень длинные полосы, а их возведение стоит недёшево. Автомобили придётся оснастить приёмной системой, которая добавит сложности и, что ещё хуже, веса. Тем не менее, удобство может перевесить негативные факторы.

Естественно, за заряд планируется взимать плату. Схема предлагается полностью автоматическая: автомобиль оснащается радиометкой (RFID), которая считывается “зарядной полосой” во время движения. Электричество подаётся в последовательно расположенные обмотки-излучатели, каждая из которых активируется при проезде автомобиля, если, конечно, на лицевом счёте автовладельца есть средства.

Похоже, что следом за компанией Land Rover, которая уже показала управляемый при помощи смартфона автомобиль Range Rover, подтягиваются и другие. Вот что пишут про новый E-класс:

Вместо привычного ключа-брелока отныне можно будет использовать смартфон с технологией NFC (Near Field Communication) […] Для того чтобы запереть или открыть машину, достаточно поднести смартфон к дверной ручке, а для запуска двигателя нужно положить мобильник на площадку для беспроводной зарядки батареи. С помощью смартфона можно будет и припарковать автомобиль.

Идея привязать к смартфону и автомобиль – “замечательная”. Потому что следующим шагом будет виртуализация ключа и хранение его в облаке, чтобы в случае утраты смартфона можно было восстановить ключ (автомобиль, при этом, должен бы блокироваться, получив сигнал через сеть GSM или подвернувшуюся где-то точку доступа WiFi). Занятно, что если автовладельцу злоумышленники подменили смартфон и, используя легитимное приложение, укатили машину, то даже позвонить в полицию этот автовладелец сумеет не сразу – телефона-то нет. Ну и, конечно, новое поколение троянских программ: если сейчас они заточены под банковские приложения, то появятся ветки для копирования цифровых ключей от автомобиля. Впрочем, если проникновение подобных цифровых технологий продолжит наращиваться теми же темпами, угонять автомобили не будет смысла – исчезнет поле для сбыта. Что не отменяет проделок с перехватом управления.

В одном из старых учебников для танкистов сказано, что “лучшим средством противотанковой обороны являются сами танки”. Поспорить с этим утверждением трудно, но, конечно, на ум сразу приходят вертолёты (а также и подразделения пехотинцев, оснащённые скоростным автомобилем и современным противотанковым ракетным комплексом, но это другое дело). Что касается вертолётов, то они, действительно, сделали броню малоэффективной, тем самым окончательно обесценив концепцию тяжёлых танков. Вот только тут заслуга не исключительно вертолётов, но и противотанковых ракет, которыми эти вертолёты вооружены. Ведь понятно, что обычные ракетные снаряды против тяжёлых танков не эффективны. Совсем другое дело – сверхзвуковые ракеты, оснащённые особой боевой частью.

А для возвращения тяжёлых танков, похоже, нужно дождаться массового внедрения активных систем перехвата, способных эффективно уничтожать подлетающие противотанковые ракеты. Такие системы уже есть, но для их размещения, как раз, нужны большие и тяжёлые платформы, на которые можно и брони навесить, по инженерной традиции.

В шумно обсуждающемся патенте корпорации Boeing речь вовсе не идёт о “силовом поле”. Если почитать исходную пояснительную записку, представленную к патенту, то становится понятно, что предлагается система, быстро и резко изменяющая свойства среды на пути распространения ударной волны. То есть, это активная система защиты, концептуально сходная с уже существующими, предназначенными, например, для снижения эффективности кумулятивных боеприпасов. Основное отличие – противодействие именно ударной волне. Вот весьма внятный чертёж из патента:

Физический смысл идеи, кратко: предполагается, что локальное “возмущение” на пути распространения ударной волны приведёт к тому, что к защищаемому объекту будет доставлено меньше энергии этой ударной волны (вплоть до полного блокирования). Вполне себе достижимо, если система успеет сработать. В качестве противодействия, как обычно, будут использоваться многоступенчатые боеприпасы: сперва запускаем срабатывание системы, и тут же подрываем основной заряд, который, к тому же, позиционируется так, что блокирующий “щит” не мешает.

Боевой железнодорожный ракетный комплекс (БЖРК) – это, как известно, железнодорожный состав, перевозящий и могущий запускать стратегические баллистические ракеты. Такие поезда, как носители ядерного оружия, чем-то похожи на подводные лодки: автономно перемещаются на большие расстояния, затрудняя мониторинг местоположения. Несмотря на то, что могут быть построены специальные ветки, ракетные поезда должны ходить по гражданской железной дороге, потому что чем более разветвлённая сеть используется, тем сложнее обнаружить поезд различным разведывательным системам.

Поезд, замаскированный под обычный состав, или просто – замаскированный, обнаружить сложно: он либо похож на другие составы, либо вообще плохо заметен, так как движется. Оказывается, в теории, может существовать дополнительный источник информации о вероятном местоположении таких поездов. Дело в том, что железнодорожное движение – явление регулярное. Регулярность, в том числе, относится и к гражданским поездам. Понятно, что для передвижения специальных поездов в режиме работы железной дороги должны быть зарезервированы окна, потому что такой поезд требует особого отношения. Естественно, на железной дороге используются автоматизированные системы управления движением.

Если у иностранной разведки есть удалённый доступ к этим компьютерным системам, то при помощи выгрузки и анализа данных о расписаниях и работе путевого оборудования аналитическая служба сможет выделить приблизительные графики движения БЖРК. Понятно, что для этого не нужно получать подробное расписание и знать о параметрах самих БЖРК. Тем самым сузится пространство поиска специальных поездов, потому что, как минимум, будет ясно, где они точно не могут находиться в заданный момент времени. А так как карта железнодорожной сети известна, это уже немало. Тут, конечно, необходимо вспомнить о возможностях АНБ по проникновению в различные вычислительные сети. Особенно – в гражданские.

Известно, что современные разведывательные спутники, оснащённые радарами, способны вести детальное наблюдение за перемещением наземных мобильных ракетных комплексов. Если спутников несколько и они обеспечивают хорошее покрытие наблюдаемой территории, то ракетные комплексы теряют скрытность, что не очень хорошо. Сделать комплекс малозаметным для радаров крайне затруднительно. Более того, малозаметный комплекс сразу вызовет дополнительные вопросы: подобные стратегические вооружения принято контролировать в рамках разных международных договоров, которые, в том числе, могут прямо предписывать районы и способы патрулирования. Сбор статистики и обработка данных о том, где комплексы были замечены, позволяет наблюдающей стороне получить подробную информацию об их боеготовности.

Неплохой контрмерой является использование имитаторов: специальных машин, которые, с точки зрения космической разведки, неотличимы от настоящего ракетного комплекса, но, тем не менее, таковым не являются. Тут, кстати, тоже возникает коллизия с договорами по контролю над вооружениями: если разведка докладывает, что ракетных систем стало в несколько раз больше, то как доказать, что новые системы – это всего лишь имитаторы? Тем не менее, имитаторы могут маскировать передвижение настоящих комплексов, например выезжая на незанятые ранее позиции (даже из согласованного списка). Это эффективный инструмент, позволяющий, как минимум, создать дополнительную нагрузку на разведку – ведь придётся мониторить большее число целей.

Имитаторы могут быть идентичны в смысле радиолокационной отметки. Но только в некоторых пределах. Дело в том, что каждый комплекс может иметь собственные особенности, создающие уникальную сигнатуру, особенно если вычислять её на заметных интервалах времени, подсвечивая движущийся комплекс разными передатчиками. Если удастся разметить все наблюдаемые цели, которые могут быть ракетными комплексами, уникальными метками, то вычислить имитаторы можно, используя дополнительные источники данных – например, сведения, полученные от агентуры, или данные наземного наблюдения. Проблема в том, что построение подобных сигнатур – весьма сложная задача, не факт, что разрешимая на современном уровне техники. Возможно, для сбора таких сигнатур используются сверхсекретные спутники, которые периодически выводит на околоземную орбиту штатовское Управление военно-космической разведки (NRO). (Естественно, сами спутники служат не только для решения этой задачи.)

В Европе, в том числе и в России, а также и в других странах мира, сейчас готовят к внедрению автоматические системы оповещения экстренных служб о происшествиях с автомобилями. Предполагается, что система представляет собой некий достаточно автономный блок, в обязательном порядке устанавливаемый в каждый автомобиль (или в каждый новый автомобиль – не так важно). Блок оборудован сенсорами, которые обнаруживают экстренную ситуацию – например, удар. Также блок содержит систему связи (очевидно, GSM), которая автоматически передаёт тревожное сообщение в специальный центр. Сообщение содержит точные координаты, так как система использует GPS. Идея, конечно, здравая. Однако подобное устройство, в качестве побочного эффекта, обеспечит каждый автомобиль жучком, позволяющим узнавать местоположение машины.

Заметьте, что GPS-модуль не может включаться только по сигналу тревоги: для определения местоположения ему придётся накопить сигнал от спутников, что будет приводить к дополнительной задержке отправки координат – для экстренного сообщения это неприемлемо. Но есть ещё и GSM-модуль. Конечно, рекомендации предусматривают “блокирование” программно-аппаратного обеспечения системы во время штатной эксплуатации автомобиля. Именно в целях сохранения “приватности”. Проблема в том, что всякий современный GSM-модуль содержит в себе как минимум один микрокомпьютер, работающий с собственной операционной системой и решающий свои собственные задачи. Обычно, это задачи связи. Но, как обычно, побочные каналы и разнообразные бекдоры присутствуют и в GSM-модулях. Поэтому, даже если разработчики остальной аппаратуры, составляющей автомобильный тревожный модуль, сделают всё как надо и не станут постоянно транслировать в эфир координаты автомобиля с его уникальной меткой, кто сможет гарантировать, что удалённо прочитать координаты в любой момент времени не сможет, например, продвинутый радиовзломщик с беспилотником, передав несколько недокументированных команд GSM-модулю?

Интересно, как скоро произойдёт первый случай активного “взлома” систем, управляющих автомобилем на дороге? Речь о системах, которые позволяют автомобилю стать роботом, то есть, ехать “из точки А в точку Б” самостоятельно. Таких систем сейчас много, они уже вполне серийные: радары, лидары, камеры и тому подобные штуки позволяют водителю включить некий “автопилот”, чтобы дальше автомобиль удерживался в потоке самостоятельно, управляя и рулём, и тормозами, и акселератором. (Не за горами, похоже, и серийный “автомобиль без водителя” – пассажиры там просто выбирают точку на карте, куда их нужно доставить.)

Естественно, все эти системы управления, а также и сенсоры – не только содержат ошибки и дефекты, но и имеют традиционные конструктивные недостатки, без всякого умысла заложенные туда разработчиками, оптимизирующими затраты (от этой практики никто никуда не уходил, к сожалению). Радару можно поставить активную помеху, вне зависимости от того, установлен он на боевом самолёте или на автомобиле. Вот только в случае с автомобилем помехоустойчивость может оказаться сильно хуже.

Доступность технологий растёт, а методы атак, как известно, постоянно улучшаются: так что в недалёком будущем на обочине дороги может появиться “шутник”, который, при помощи нехитрого лазерного (или микроволнового) излучателя, останавливает проезжающие автомобили, вызывая срабатывание системы предотвращения столкновений.

А ещё больше веселья может предложить киберпанк, находящийся в хорошо оборудованном автомобиле, который движется в транспортном потоке. Понятно, что так как в литературе и кинематографе данная тема уже раскрыта, проникновение идеи в реальность – лишь дело времени и прогресса в автомобилестроении.

(Кстати, увлечение автомобильными автопилотами хорошо в том случае, когда и другие автомобили на дороге – роботы.)

В Штатах тем временем рапортуют об успешных испытаниях автономных (беспилотных, то есть) грузовых платформ, используемых для снабжения войск.

Это совместный проект Lockheed Martin и сухопутных сил США. Называется Autonomous Mobility Appliqué System (AMAS). Речь идёт о придании функции автономности уже имеющейся в войсках грузовой автомобильной технике, которую дооборудуют специальными системами управления – в результате транспорт получит способность двигаться по маршруту автономно, без водителя, в самой разной дорожной обстановке, в том числе, в городе. Естественно, “апгрейд” имеющихся грузовиков – самый логичный вариант, оптимальный.

Шесть лет назад я писал в одной из записок буквально следующее: “А первыми, вероятно, появятся автоматические автономные конвои из роботов-грузовиков, осуществляющих снабжение военных баз“. Сейчас мы это и наблюдаем. (Удобно, всё ж, что сайт dxdt.ru выпускается долгое время – теперь вот можно сослаться на старый прогноз.)

Конечно, сейчас станут спорить – полезен ли такой необитаемый конвой на самом деле, и представляет ли он собой какое-то техническое достижение. Тут на ум сразу приходят сценарии, в которых “специальные хакеры” взламывают систему управления конвоем и уводят грузы, адресованные базе США, куда-то в другую сторону. Заметьте, что в таком сценарии, каким бы киберпанковским он не казался, нет ничего нового: “взломать” управление конвоем можно было и раньше, что неоднократно проделывалось на практике; правда, требуется воздействовать на водителей-людей, а не на компьютеры систем управления. Однако именно для того, чтобы дистанцировать людские ресурсы от театра боевых действий, и придумываются автономные грузовики. Так что мотивации для замены водителей роботами – несколько другие, они просто не пересекаются с очевидной угрозой перехвата управления.