Wirtualne maszty – rewolucja w okrętowych systemach obserwacji?

Prace nad „wirtualnymi masztami” są prowadzone równolegle i na razie oddzielnie: przez Stany Zjednoczone i Francję. W Stanach Zjednoczonych są one realizowane w ramach programu TALON („virtual mast”) przez Biuro ds. badań morskich marynarki wojennej (U.S. Navy’s Office of Naval Research) i Agencję zaawansowanych projektów obronnych DARPA (Defense Advanced Research Project Agency).

We Francji natomiast przygotowywany jest system Tethered („mature virtuelle”) opracowywany przez grupę przemysłową ECA Group we współpracy z Dyrekcją Generalną ds. Uzbrojenia DGA (Direction Générale de l’Armement). Francuzi wykorzystali przy tym już gotowy, bezzałogowy pionowzlot Infotron IT180-3EL-I, który od 2012 r. jest na wyposażeniu francuskiej marynarki wojennej.

Tethared czyli elektryczny dron na uwięzi

Dron Infotron został jednak zmodyfikowany, przede wszystkim poprzez wymianę systemu napędowego (na elektryczny) i dodanie przyłącza do kabloliny, która ma go łączyć z wyciągarką na jednostce pływającej, zabezpieczać dostawy energii elektrycznej, pozycjonować w odpowiedni sposób do jednostki pływającej oraz pozwolić na przekazywanie w czasie rzeczywistym danych „do” i „z” systemów obserwacji technicznej oraz łączności.

Prace są już na tyle zaawansowane, że pierwsze testy na morzu będą mogły być przeprowadzone na początku 2016 r. Chodzi w pierwszej kolejności o sprawdzenie systemu wynoszenia i opuszczania dronu na pokład poruszającej się jednostki pływającej. Francuzi przeprowadzili już testy tego typu wykorzystując poruszający się samochód typu pick-up jako bazę dla dronu.

Podniesieniu bezzałogowca w górę automatycznie przesunie dalej horyzont optyczny (dla systemów obserwacji optycznej), radiowy i radiolokacyjny, co pozwoli na wyeliminowanie stref martwych powstałych w „cieniu” wybrzeża i wysepek. Jest to szczególnie ważne w strefie przybrzeżnej, gdzie bardzo często występują dodatkowe zakłócenia i strefy martwe przy prowadzeniu obserwacji z wykorzystaniem radarów oraz przerwy w łączności radiowej.

Jak na razie określono, że podniesienie dronu na wysokość 150 m pozwoli zwiększyć zasięg łączności radiowej UKF w strefie przybrzeżnej z 10 do 60 km.

TALONS czyli dron - paralotnia

W odróżnieniu od rozwiązania francuskiego system amerykański TALONS (Towed Airborne Lift of Naval Systems) opiera się już na dronie bez własnego napędu, wynoszonego w powietrze za pomocą paralotni. Z jednej strony ogranicza to zużycie energii, skraca obsługę i wydłuża czas lotu. Z drugiej jednak strony zestaw wyniesiony w powietrze staje się bardziej widoczny, jest podatniejszy na warunki pogodowe (wiatr i deszcz) oraz ma mniejszą możliwość manewrowania.

Faktycznie w przypadku TALONS nie mamy więc do czynienia z dronem, a z paralotnią, pod którą podwieszono ładunek o wadze ponad 70 kg (150 funtów). Jak na razie zakłada się, że moduł powietrzny będzie operował na wysokości od 150 do 460 m (500-1500 m) i będzie zawierał głowicę optoelektroniczną oraz systemy łączności. W przyszłości być może dojdą do tego radary oraz urządzenia rozpoznania radioelektronicznego.

Amerykanie przeprowadzili pierwsze testy swojego rozwiązania na lądzie – na poligonie koło Tucson w Arizona w czerwcu 2014 r. Później powtórzono te próby przy wiatrach morskich – na plażach jednej z wysp u wybrzeży Wirginii. Amerykanie zastosowali przy tym pomysłowy system rozwijania i zwijania paralotni, który pozwala na wyniesienie zestawu w powietrze w sposób automatyczny i szybki. Składa się on z bębna z nawiniętą kabloliną, bezsilnikowego dronu wynoszonego w powietrze (tzw. „ptaszka” - „bird”), gniazda dla drony oraz teleskopowego masztu (pomagającego w rozwinięciu paralotni).

Pierwsze testy na morzy odbyły się w maju i czerwcu 2015 r. Zastosowano już skonteneryzowany system wynoszenia i kotwiczenia, co pozwala na łatwy montaż zestawu praktycznie na każdej jednostce pływającej – w tym w pierwszej kolejności na okrętach do działań przybrzeżnych LCS. Jak na razie TALONS to demonstrator technologii. Jednak DARPA ma nadzieję, że sprawdzone dzięki niemu rozwiązania już niedługo znajdą zastosowanie na amerykańskich okrętach.

Trochę historii: Pierwsi byli Niemcy

Pomysł zwiększenia zasięgu obserwacji na jednostkach pływających poprzez wyniesienie obserwatora wysoko jest znany od dawna. To właśnie dlatego na topach masztów żaglowców zakładano specjalne kosze („bocianie gniazdo”), gdzie umieszczano obserwatorów, którzy stamtąd śledzili horyzont.

Problem ograniczonej horyzontem widoczności odczuwały niskie jednostki pływające - w tym szczególnie okręty podwodne. By zwiększyć zasięg obserwacji postanowiono zainstalować na ich pokładzie silnikowe aparaty latające. Jedynymi krajami, które użyły bojowo aparaty takich rozwiązań, w czasie II wojny światowej, były: Niemcy i Japonia.

Przy czym Japończycy zastosowali po prostu składane wodnosamoloty, które co ciekawe, były przez nich wykorzystywane zarówno do rozpoznania, jak i do atakowania przeciwnika. Ostatecznie w Japonii wykorzystano bojowo trzy typy samolotów: Watanabe E9W1 Slim, Yokosuka E14Y1 Glen i Aichi M6A1 Seiran.

Zupełnie inną drogą poszli Niemcy i to właśnie ich koncepcję rozwijają obecnie Amerykanie i Francuzi. Chcąc zwiększyć zasięg wykrycia U-Bootów niemieccy inżynierowie zaproponowali bowiem wysyłanie w powietrze rozpoznawczego wiroszybowca (autożyro) Focke Achgelis Fa-330 Bachstelze (Wagtail) zakotwiczonego do okrętu stalową liną.

Ograniczenia technologiczne (brak odpowiednich systemów optoelektronicznych i radarów) spowodowały, że razem z wiroszybowcem trzeba był również wysłać obserwatora, który przekazywał informacje na okręt przez telefon przewodowy.

Zmusiło to niemieckich konstruktorów do zaprojektowania większego statku powietrznego niż przy systemach bezzałogowych, co automatycznie wydłużało proces jego rozkładania i zwijania. Ograniczona była również długość liny kotwicznej (około 300 m). Jednak i tak wyniesienie w powietrze obserwatora na wysokość około 130 m pozwalała na prowadzenie obserwacji w promieniu około 25 Mm (około 45 km).

Niemcy pokładali duże nadzieje w tym rozwiązaniu budując w sumie ponad 200 wiroszybowców Fa-330. Pojawiły się jednak problemy operacyjne związane z czasem powrotu tych maszyn na pokład i opóźnieniem z tym związanym przy alarmowym zanurzeniu się okrętu podwodnego (np. gdyby pojawił się obcy samolot).

Dlatego zakładano nawet możliwość odcinania wiroszybowca i lądowanie obserwatora w pobliżu okrętu na spadochronie. Ostatecznie wiroszybowce Fa-330 były wykorzystywane głównie przez patrolowe okręty podwodne typu IXD, które operowały na Południowym Atlantyku i Oceanie Indyjskim, a więc tam gdzie bardzo rzadko można było spotkać alianckie samoloty.