Журнал «Компьютерра» № 20 от 29 мая 2007 года

На суше

Автор: Юрий Романов

Здесь все интенсивнее развиваются технологии боевого взаимодействия автономных сухопутных роботов различного назначения: самоходных ударных установок, оснащенных автоматическим стрелковым оружием, гранатометами, резервуарами слезоточивого газа и электрошоковыми средствами. И, кстати, минами, которые в новом качестве обрели способность самостоятельно перемещаться по территории минного поля, менять топологию минирования в зависимости от «выбывания» соседних мин…

По замыслу разработчиков, минное поле ХХI века будет представлять собой локальную сеть, объединяющую бортовые компьютеры роботов-мин, которые, в свою очередь, будут способны автоматически определять свои координаты и положение друг относительно друга. «Самозаживляющееся минное поле» (Self-healing minefield) будет насчитывать до тысячи «интеллектуальных» мин, которые после установки тут же могут наладить между собой связь и боевое взаимодействие. При появлении в охраняемой зоне чужаков минная сеть сама решает, где и в каком порядке подрывать свои «узлы». После отражения атаки сеть вычисляет новую схему покрытия местности и… начинает заполнять пустующие площадки. Для перемещения мины-роботы используют механические толкатели или твердотопливные ракеты. Дальность одного «шага» достигает 10 м, погрешность «приземления» – 1 м. Интересно, что эти мины смогут работать как на пересеченной местности, так и на городских улицах. Последнее обстоятельство в сочетании с высокой подвижностью мин в перспективе может привести к появлению новых способов ведения боевых действий на улицах и даже в закрытых помещениях.

Напомним, что технологии, позволяющие организовать взаимодействие и коллективное целенаправленное поведение большого числа самодействующих роботов, были продемонстрированы еще в 2004 году. Произошло это в Сиэтле в Центре компьютерных наук и инжиниринга Пола Алена (Paul G. Allen Center for Computer Science & Engineering, Университет Вашингтона) в рамках проекта Centibots. Был поставлен опыт коллективной рекогносцировки помещений группой самодвижущихся роботов, созданных в Лаборатории робототехники и определения состояний (Robotics and State Estimation Lab) того же Университета Вашингтона. Centibots – это небольшие роботы, способные работать и как единый организм, и в одиночку. Их цель – изучить закрытое помещение, составить его план и выполнить какую-нибудь задачу. В алгоритм действий роботов заложены принципы самостоятельности, инициативности, они периодически взаимодействуют между собой и в зависимости от обстоятельств автоматически перераспределяют роли. У роботов нет единого мозгового центра, это коллективный разум, гибко перестраивающийся в ходе выполнения задания. А теперь вместо игрушек Centibots подставляем: «противотанковая мина», «сторожевой робот», «миниатюрная (или не очень миниатюрная) самоходная боевая машина»… Убедительно, не правда ли? Это действительно тенденция, подкрепленная экономически, – ведь в сухопутном вооружении отсутствуют аналогичные по возможностям системы, управляемые человеком. А раз так – роботы, вперед! [NetFires LLC, совместное предприятие корпораций Lockheed Martin и Raytheon, создает артиллерийскую систему нового поколения NLOS-LS. Заряды, выстреливаемые с наземных и воздушных платформ, смогут объединяться в воздухе в интеллектуальную сеть и с максимальной эффективностью поражать объекты противника, расположенные вне зоны прямой видимости. Для наведения на цель «умные» снаряды будут использовать лазерные радары и бортовое ПО распознавания. Они способны находиться в воздухе 30 минут, преодолевая за это время до 70 км в поисках целей, и также могут использоваться как разведывательный инструмент для сбора сведений о противнике. NLOS-LS сегодня включена в проект FCS. На разработку NLOS-LS Пентагон выделил $1,1 млрд.]

В отличие от одноразовых, неспешно «переползающих» мин полевые роботы могут быть быстроходны и хорошо вооружены обычным стрелковым оружием либо различными видами так называемого несмертельного оружия – высоковольтными «жалящими шариками», обжигающими СВЧ-лучами и всякого рода «отпугивающими» химическими веществами.

Малогабаритные роботы-солдаты на гусеничном ходу – PacBots производства компании iRobot с середины прошлого года начали поступать на вооружение армий разных стран. Британия приобрела тридцать роботов, на «машинок» раскошелился Бундесвер. Немцам роботы так пришлись по вкусу, что на этот год они заказали еще двадцать две штуки. Военные аналитики предсказывают бум этого вида техники в ближайшие десять лет, поскольку, за исключением небольшого числа «интеллигентных» боевых операций, большинство действий солдата на полях сражений с успехом смогут выполнять малогабаритные, «до зубов» вооруженные сухопутные дроны разных видов. Кстати, iRobot уже сегодня предлагает больше десятка разновидностей PacBot’ов (разведчики-наблюдатели, корректировщики огня, подвижные минометы, минеры, несколько типов самоходных мин…) [В рамках проекта Joint Ground Robotics Enterprise компания iRobot, производитель роботов-саперов PackBot, объединилась с фирмой ICx Technologies, специализирующейся на создании аппаратуры обнаружения взрывчатых устройств. На роботов планируется установить детекторы Fido, которые, как утверждается, по чувствительности сравнимы с нюхом хорошо тренированных служебных собак. Бюджет проекта составил $16,6 млн.].

Говоря о перспективах роботизации боевых действий на суше, нельзя не упомянуть о большой группе дронов, выполняющих функции то ли носильщика, то ли «интеллектуальной» БМП [БМП – боевая машина пехоты]. По замыслу стратегов, на эти устройства будут возложены задачи масштабов войсковой операции: несколько десятков или сотен шагающих по бездорожью роботов с живой силой, припасами и вооружением, согласуя перемещения друг с другом, выдвигаются на заданные позиции. После «спешивания» солдат роботы организуют дозор и круглосуточную охрану позиций. По команде они могут атаковать противника, используя все виды наступательного вооружения. И все это – в непрерывном взаимодействии друг с другом и «локальными сетями» боевых дронов других родов войск – авиации и ВМС… В случае необходимости роботы выполняют функции санитаров, отыскивая и вынося с поля боля раненых бойцов. По оценкам специалистов, все описанное может стать реальностью уже в ближайшие два десятилетия.

Искусство маскировки в военном деле играет важную роль. Разработчики технических приемов, позволяющих маскировать военные объекты или делать их невидимыми для радаров, никогда не испытывали недостатка в финансировании. Долгое время ничего нового «на этом фронте» не происходило, пока Андреа Алу (Andrea Alu) и Надир Энгета (Nader Engheta) из Университета Пенсильвании (University of Pennsylvania) не предложили оригинальную идею обеспечения невидимости объектов с помощью придуманного ими покрытия под названием plasmonic.

По замыслу американцев, оно должно помешать наблюдению объекта с любого ракурса благодаря тому, что практически полностью устраняет рассеивание света. Принцип действия основан на «резонансе падающего света с частотой волн электронной плотности в поверхностном слое покрытия». Речь идет о резком снижении «поперечного сечения рассеивания». Иными словами, свет не поглощается, не рассеивается и не отражается зеркально. Неплохо, да?

Тут нужно добавить, что в полной мере эта идея применима лишь к телам, размер которых сопоставим с длиной волны, вследствие чего начинают работать квантовые эффекты, благодаря которым свет вообще не попадает на защищаемый объект. Потому перейти от этой идеи к созданию солдатской плащ-палатки-невидимки (вариант – каски-невидимки) едва ли когда-нибудь удастся. Покрытие plasmonic реагирует должным образом только на свет строго определенной частоты. Чем шире спектр освещения, тем хуже работает «щит»; при дневном свете объект фактически становится видимым.

Однако для идеально сферических или цилиндрических объектов технология дает любопытные результаты. Такие объекты для наблюдателя будут зрительно «стягиваться» в точку или линию.

Алу и Энгета утверждают, что plasmonic-покрытие для дальнего инфракрасного или высокочастотного радиоизлучения можно создать, используя так называемые метаматериалы – поверхности, образованные огромным числом микроскопических антенн определенной формы. Теоретически таким же образом можно укрывать очень крупные тела и от длинноволнового радиоизлучения.

В качестве прототипов или демонстраторов технологии можно упомянуть замечательную разработку фирмы Boston Dynamics [При участии специалистов компании Foster Miller, сотрудников лаборатории реактивного движения NASA (JPL) и ученых Гарварда (Harvard University). Финансирование обеспечивает научный отдел DARPA (Defense Sciences Office)]. В 2004 году Пентагон захотел получить роботов-носильщиков и выдал этой компании заказ на разработку стоимостью в полтора миллиона долларов. Всего в рамках контракта были созданы четыре шагающих робота: BigDog («Большой пес»), LittleDog («Малый пес»), а также шестиногий RHex и робот-паук RiSE.

BigDog невелик: высота «в холке» 70 см, длина 1,3 м, вес 75 кг. Передвигается он пока что со скоростью пешехода (5,3 км/час) и может тащить на себе груз в 55 кг. «Сердцем» робота является двухтактный двигатель внутреннего сгорания, который приводит в действие электрогенератор и гидронасос. Особенностью этого дрона является способность хорошо держать равновесие на склонах и даже при толчках. Третья версия робота, которая ожидается вскоре, будет обладать намного большей грузоподъемностью (до 300 кг), скоростью передвижения (до 40 км/час), развитыми способностями поиска маршрута движения, стабилизации положения груза (защита от тряски и раскачивания) и возможностями связи с себе подобными для организации согласованного поведения (смотрите, и здесь эта тенденция!) [Научная лаборатория ВВС США (www afrl af mil) несколько лет трудится над созданием технологии управления группами микророботов, имитирующих поведение насекомых. Подобные устройства смогут проникать в защищенные бункеры по узким вентиляционным каналам, кабельным шахтам, щелям и любым другим миниатюрным проходам. В условиях отсутствия связи с центром подобное устройство в одиночку не сможет отыскать и идентифицировать искомый объект (например, конкретного человека), но это будет вполне по силам координированно действующей группе роботов].

Помогать раненым тоже будут роботы. Прототипы дронов-спасателей разрабатывает и испытывает американская компания Vecna Technologies. Текущий проект [Исследовательский центр по телемедицине и передовым технологиям (Telemedicine and Advanced Technology Research Center – TATRC) выдал грант компании Vecna на развитие этого проекта] робототехнического отделения Vecna называется «Поисковый и спасательный робот поля боя» (Battlefield Extraction and Retrieval Robot – BEAR). Впрочем, на медведя он не похож, хотя очень силен – на руках робот способен удерживать груз в 227 кг. BEAR сегодня – это работающий прототип, машина так называемой «Фазы I», в которой используется шасси, заимствованное от самобалансирующегося скутера Segway. В таком виде робот уже продемонстрировал способность долго сохранять равновесие и перевозить на руках «бойца» (манекен, экипированный по-военному). Будущая «Фаза II» подразумевает замену нижней части робота на «ноги-гусеницы».

И все же наиболее готовы «к употреблению» на полях сражений колесные и гусеничные боевые роботы, способные нести разнообразное вооружение – от пулеметов до установок залпового огня. Из представителей этой когорты можно отметить довольно известные роботы-наблюдатели TALON («Коготь») и их вооруженную модификацию SWORD («Меч») компании Foster-Miller. «Малютки» вооружаются пулеметом M249 калибра 5,56 мм (750 выстрелов в минуту) или пулеметом M240 калибра 7,62 (700—1000 в минуту). Без перезарядки робот может произвести 300 и 350 выстрелов соответственно. Дополнительно SWORD можно оборудовать противотанковым ружьем, 40-миллиметровым гранатометом и 12-зарядным дробовиком [Компания Northrop Grumman открыла завод по производству высокоэнергетических лазеров для военных нужд. Особое внимание уделяется проекту размещения лазера мощностью 100 кВт на наземном внедорожном роботе TALON производства Foster-Miller. Робот уже оснащался пулеметами, гранатометами и противотанковыми ружьями, теперь очередь дошла и до боевых лазеров]. Передвигается робот с максимальной скоростью 7 км/час, может преодолеть груду камней и колючую проволоку и подниматься по лестницам. «Меч» ведет огонь по врагу с расстояния до 1,5 км, причем очень метко. По словам директора Foster-Miller Боба Куинна (Bob Quinn), человек-солдат с расстояния 300 м попадает в цель размером с баскетбольный мяч, а робот поражает монету. Во время испытаний «Меч» сделал 70 выстрелов и все – в «яблочко».

Еще более «страшен» Gladiator – довольно крупный (вес 3 т) и быстрый боевой робот (тактическое беспилотное наземное транспортное средство – TUGV), созданный в лабораториях Университета Карнеги-Меллона. Министерство обороны США намерено в 2009—2010 годах оснастить армию двумя сотнями этих механизмов, потенциально обладающих очень высокими боевыми характеристиками и огневой мощью. Пока роботом управляет оператор, однако в ходе испытаний планируется установить на него автономную самообучающуюся систему управления на базе нейросетевых алгоритмов.

Очень интересны планы по созданию автоматизированных систем вызова огневой поддержки сухопутных операций с кораблей и подводных лодок ВМС. Управляющий боем компьютер (или система компьютеров, установленных в боевых роботах) должен сам определять возможность вызова подкрепления при наличии поблизости военных кораблей, готовых к бою. С санкции командира огневое подкрепление вызывается автоматически, при этом также автоматически выдаются параметры целей и последовательность их поражения. Ясно, что успешность реализации этих задумок напрямую зависит от развития «безлюдных» технологий ведения войны…

Вероятно, самыми маленькими боевыми роботами можно считать самонаводящиеся на цель снаряды или крупнокалиберные пули.

Управляемые гаубичные снаряды большого калибра, которыми стреляют из гладкоствольного орудия, известны уже давно, но вот в прошлом году инженеры из лаборатории адаптивных аэроструктур (Adaptive Aerostructures Laboratory – AAL) американского университета Auburn взялись за решение гораздо более трудной задачи: создать систему управления полетом быстро вращающегося снаряда, выпущенного из нарезного ствола. Программа получила название «Адаптивные боеприпасы, запускаемые из ствола» (Barrel Launched Adaptive Munition – BLAM).

Приборы системы управления и привода должны быть так малы, чтобы поместиться в малокалиберный снаряд. Функции руля, по замыслу конструкторов, должен выполнять отклоняемый на небольшой угол нос или хвостовик снаряда, – ведь на сверхзвуковой скорости отклонения даже в долю градуса будет достаточно для создания необходимого управляющего усилия.

Для отклонения наконечника было решено использовать несколько пьезокерамических стержней, расположенных практически параллельно оси снаряда. Меняя длину в зависимости от подаваемого напряжения, они двигали бы кончик снаряда. Довольно долго не удавалось найти приемлемую технологию изготовления пьезопривода, способного выдерживать колоссальные перегрузки при выстреле и центробежные усилия во время полета. Так или иначе, но проблему удалось решить. Изготовленные экспериментальные головки соответствовали боеприпасам калибра от 20 мм.

Испытания в сверхзвуковой аэродинамической трубе показали, что нос снаряда может отклоняться на угол до 0,12 градуса в каждую сторону с частотой до 198 Гц. Необходимое напряжение составило сотни вольт при потребляемой мощности всего в 0,028 Вт. Прочность элементов привода тоже подверглась проверке – они перенесли 17000 g стартовой перегрузки.

Миниатюрными роботами-камикадзе заинтересовалось агентство HSARPA (Homeland Security Advanced Research Projects Agency), занимающееся передовыми исследовательскими проектами в интересах национальной безопасности США. Было решено использовать их в Electric bullets – так журналисты прозвали новый тип несмертельного оружия, опытные образцы которого, как ожидается, будут готовы к концу нынешнего года. Официально проект носит название «Инновационные несмертельные устройства для обеспечения правопорядка». Часть денег из ассигнованных $23 млн. получила компания Lynntech, разрабатывающая снаряд, который может быть выпущен из дробовика или 40-миллиметрового гранатомета. После фазы управляемого полета, в течение которого траектория корректируется по «зайчику» лазерной подсветки, снаряд «прилипает» к цели и разрядом в 80 тысяч вольт гарантирует 7-секундный шок. Последующие удары током инициируются дистанционно или автоматически.

Другой участник программы HSARPA – корпорация Midе Technology, предлагающая Piezer – управляемое устройство, вылетающее из дробовика 12-го калибра к цели, находящейся на расстоянии 40–50 м. В Midе отказались от традиционной схемы шокера «батарейка-трансформатор-конденсатор». Вместо этого Piezer содержит пьезоэлектрические кристаллы, которые генерируют высокое напряжение при сжатии.

О третьем разработчике по имени UHV Technologies известно мало. Он тоже рассчитывает на дробовик или гранатомет, но использует мощный электростатический заряд.

Чуть больше информации имеется о корпорации Physical Optics, которая тоже пошла другим путем, нежели конкуренты. Судя по очень скудным описаниям, ее устройство представляет собой тонкопленочный накопитель энергии (конденсатор), который заряжается в процессе изготовления. А заряд, сохраняющийся в течение многих лет, высвобождается только тогда, когда попадает в цель.