Balony w wojsku

Wojna na Ukrainie - raport specjalny Defence24.pl

Do przodujących krajów stosujących już taką technikę zaliczamy Stany Zjednoczone, Chiny, Włochy, Izrael, Arabię Saudyjską, Kuwejt czy Koreę Południową. Ale pierwsze zestawy znajdujące się już w eksploatacji lub są w trakcie pozyskania są w Turcji, Zjednoczonych Emiratach Arabskich, Pakistanie, Indiach, Indonezji i Malezji. To właśnie te państwa postanowiły wzmacniać swoje bezpieczeństwo z wykorzystaniem różnych systemów zbierania danych, a aerostaty stanowią jeden z ich elementów składowych. Takie podejście to nie tylko wzrost efektywności czy obniżenie kosztów, ale również większa elastyczność w działaniu i pokrycie pewnych „luk", które wynikają z zastosowania pewnych, dziś określanych jako klasyczne rozwiązań.

Należy zauważyć, że mają one szereg zalet w stosunku do tak obecnie popularnych dronów czy wojskowych satelitów. W wypadku tych ostatnich tylko aerostaty mogą bowiem zapewnić nieprzerwaną pracę przez długi czas przy dużo niższych kosztach ich pozyskania i eksploatacji. A ostatnio nad Ukrainą i Rumunią balony przeznaczone zostały również do testowania systemów obrony powietrznej przeciwnika oraz prób „przeciążenia" systemów wykrywania i śledzenia celów.

Balony w działaniu

Po raz pierwszy balon został użyty w roku 1794 we francuskiej twierdzy Maubeuge, obleganej przez wojska austriackie. Następnie stosowano go w wojnach okresu napoleońskiego, wojnie francusko-pruskiej czy secesyjnej w Ameryce. Balony bojowo użyły wojska austriackie w 1849 roku, kiedy bombardowały z ich wykorzystaniem Wenecję. W carskiej Rosji balon na uwięzi po raz pierwszy został użyty w wojsku w 1870 roku, a już pięć lat później utworzono pierwszy w tym kraju zespół lotniczy. W 1905 roku w trakcie trwania wojny rosyjsko-japońskiej wzniesiono balon rozpoznawczy w pełnych warunkach frontowych.

I wojna światowa to czas, gdzie zastosowanie balonów przybrało i inne formy. Bowiem Brytyjczycy zaczęli ich używać jako balonów zaporowych do ochrony Londynu przed niemieckimi samolotami i sterowcami, a także do szerszego rozpoznania. Te doświadczenia sprawiły, że w czasie II wojny światowej były one szeroko stosowane do ochrony miast, obszarów przemysłowych, baz morskich i innych instalacji przed atakami z powietrza. Samo działanie balonów zaporowych miało na celu uszkodzenie atakującego obiektu powietrznego w zderzeniu z kablami, pociskami lub ładunkami wybuchowymi zawieszonymi na kablach.

Polscy żołnierze po raz pierwszy zetknęli się z balonem w I Korpusie Polskim, ale dopiero w styczniu 1919 roku powstańcy wielkopolscy po opanowaniu lotniska Ławica zdobyli dwa balony obserwacyjne, dźwigarkę, kilkaset butli z wodorem i inny osprzęt. 5 maja tego roku sformowano 1 polową kompanię aeronautyczną, a 23 lipca pierwszy nasz balon obserwacyjny wzniósł się w powietrze. We wrześniu 1939 roku 1 batalion balonowy wystawił 5 kompanii balonów obserwacyjnych i 2 kompanie balonów zaporowych, a 2 batalion balonowy odpowiednio 2 i 3 kompanie.

Po wojnie balonów na uwięzi typu TCOM 71M, używano między innymi do organizowania transmisji skierowanych przeciwko władzy komunistycznej na Kubieza pośrednictwem kanału Jose Marti. A ostatni amerykański balon szpiegowski miał wlecieć nad terytorium Chińskiej Republiki Ludowej w 1974 roku. W latach 80 ubiegłego wieku w tym kraju realizowano projekt TARS, czyli opracowania balonów na uwięzi przeznaczonych do wykrywania przemytu narkotyków. 

I po pewnej „dłuższej przerwie" niedawno mieliśmy do czynienie z zestrzeleniem w lutym tego roku chińskiego balonu nad Stanami Zjednoczonymi. Aerostaty powracają do eksploatacji.

Wady i zalety

Dziś zdaniem niektórych ekspertów i samych wojskowych aerostaty zwiadowcze na uwięzi są w stanie wypełnić niszę między naziemnymi punktami łączności, a satelitami komunikacyjnymi. Ich zaletą jest głównie to, że znajdują się bliżej powierzchni Ziemi niż satelity, co pozwala im przechwytywać komunikację lub sygnały elektroniczne, prowadzić wywiad elektroniczny i termowizyjną fotografię lotniczą w podczerwieni, do czego nie są w pełni zdolne systemy orbitalne. Ponadto umieszczenie na nich stacji radiolokacyjnych zapewnia zwiększenie zasięgu wykrywania pocisków manewrujących i dronów, w tym latających na ultra-niskich wysokościach z wykorzystaniem osłon terenowych. Daje to możliwość wykrywania obiektów już w fazie podejścia, gdy w przypadku naziemnej stacji radiolokacyjnej często prowadzi się ostrzał celów w fazie ataku lub pościgu. Balony mają również dużą nośność, nie wymagają drogich (i długich) pasów startowych oraz są w stanie wylądować na niemal każdej płaskiej (niewielkiej) powierzchni. Są bardziej odporne na uszkodzenia – nawet gdy trafią w nie pociski, dość wolno opadają na ziemię, zapewniając bezpieczeństwo dla zainstalowanego na nich sprzętu. Powłoka nowoczesnych balonów wykonana jest z wielowarstwowej tkaniny kompozytowej z materiałów o wysokiej wytrzymałości, przez co jest mało „zauważalna" dla systemów obrony przeciwlotniczej, ponieważ przepuszcza promieniowanie radiowego i nie emituje ciepła.

Aerostaty są w stanie długo przebywać nad interesującym nas obszarem i poruszać się po zaplanowanej trajektorii w dowolnym kierunku, dostosowując się do prądów wiatru i wykorzystując automatyczne sterowanie. Z kolei satelity poruszają się po orbicie z góry określonym kursie. I na koniec koszt pozyskania i eksploatacji balonów jest do dziesięciu razy niższy niż produkcja i eksploatacja satelitów. Ponadto do przewag kompleksów balonowych nad platformami kosmicznymi należy kilkukrotnie niższy koszt wyposażenia, które zapewnia nieprzerwaną pracę nawet przez kilka miesięcy, możliwość łatwiejszej naprawy lub modernizacji oraz zastosowanie bardziej energochłonnego sprzętu. Platformy kosmiczne, latające na orbicie, zapewniają monitoring danego obszaru terenu przez kilkanaście minut. Do ciągłego monitorowania konieczne jest bowiem wykorzystanie kilku satelitów. Prowadzi to do wielokrotnego wzrostu kosztów eksploatacji bez możliwości naprawy i modernizacji przy ograniczonym zużyciu energii. Ponadto wobec aerostatów są mniej rygorystyczne wymagania dotyczące odporności na wibracje i przeciążenia.

Oczywiście wcześniej dość sporym problemem dla systemów balonowych była względna niestabilność ich pozycji w powietrzu, ale wraz z pojawieniem się odbiorników systemu nawigacji satelitarnej został on w pewien sposób znacznie zredukowany.

Klasyczne, naziemne systemy pozyskiwania i analizy danych w przeciwieństwie do aerostatów, również nie zapewniają niezbędnego zasięgu łączności przy wykorzystaniu zakresów metrowych i decymetrowych, zwłaszcza na terenach wyżynnych i górskich.

Zdaniem niektórych ekspertów w przyszłości unoszące się w stratosferze balony i sterowce mogą zostać uzbrojone w broń mikrofalową lub laserową i stać się aktywną częścią systemów obrony przeciwrakietowej. Systemy wysokoenergetyczne są bowiem relatywnie lekkie i nie generują odrzutu przy „strzale". Ponadto na wysokości od 10 do 50 kilometrów rzadko występują chmury, a co za tym idzie deszcze, co stwarza dogodne warunki do użycia takiej broni. Osobną i wciąż trudną do rozwiązania kwestią pozostaje sposób jej zasilania.

Natomiast do wad balonów zaliczamy przede wszystkich ich stosunkowo niską mobilność, co powoduje, że z reguły ich pozycja jest znana potencjalnemu przeciwnikowi. Ograniczeniem są też ekstremalne warunki pogodowe panujące w rejonie prowadzonej przez nie misji.

W USA balon będący elementem systemu radiolokacyjnego JLENS a przeznaczony do szybkiego wykrywania i dokładnego śledzenia w przestrzeni powietrznej pocisków manewrujących, dronów, samolotów, a także okrętów, pojazdów na ziemi czy innych zagrożeń zerwał się z uwięzi. Co prawda nie wyrządził on większych szkód, ale przemieścił się ze stanu Maryland do hrabstwa Montour w Pensylwanii ciągnąc 3 km kabel co spowodowało, że uszkodził szereg linii energetycznych. Z kolei w Izraelu członkowie Hamasu, przechwycili wojskowy balon obserwacyjny, który rozbił się w rejonie Bajt Hanun w północnej części Strefy Gazy. Utrata spowodowana była błędem ludzkim - zignorowaniem złych warunków warunków pogodowych panujących w rejonie wykonywanej misji.

Współczesne konstrukcje

W Stanach Zjednoczonych w połowie lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku powstał wyspecjalizowany oddział firmy Westinghouse, TCOM (Tethered Communications - komunikacja na uwięzi), który zajmował się ulepszaniem łączności telefonicznej w odległych rejonach Ameryki Południowej. Eksploatował on balon o pojemności ponad 14 000 m³, który zapewniał łączność telefoniczną dla 2700 abonentów oraz retransmisję sygnałów telewizyjnych i radiowych. Jednocześnie koszty jego powstania i eksploatacji zostały obniżone ponad dwukrotnie w porównaniu do klasycznych naziemnych obiektów wykorzystujących przesył kablowy. Efekt okazał się na tyle znaczący, że systemy TCOM i Westinghouse były używane nie tylko w USA, ale w kolejnych 17 krajach. Dziś znacznie rozszerzono wykorzystanie systemów telekomunikacyjnych umieszczanych na balonach o zwiększonym zasięgu.

W ramach projektu Rapid Airborne Deployment (RAID) został przyznany w styczniu 2003 roku kontrakt firmie Raytheon na opracowanie systemu balonowego do użycia w Afganistanie. Balon na uwięzi 15M o długości 14 metrów, zbudowany został przez TCOM. Wznosi się go na wysokość 100 metrów, aby monitorować ruchy Talibów wokół amerykańskich baz wojskowych i przesyłać dane z czujników (kamer optoelektronicznych) na ziemię za pomocą światłowodowej linii komunikacyjnej.

TCOM otrzymał również kontrakt z Pentagonu w czasie wojny w Iraku na dostawę 16 taktycznych systemów balonowych opartych na balonach TCOM 17M. System ten, montowany na ciężarówce lub przyczepie w celu ułatwienia transportu, jest rozkładany w mniej niż 2 godziny przez trzech żołnierzy i podnosi ładunek o masie do 90 kg na wysokość 300 metrów. Jego czas działania wynosi do 7 dni. Informacje są przesyłane światłowodem.

Ponadto w Stanach Zjednoczonych rozwijane są platformy balonowe przeznaczone do zapewnienia łączności komórkowej w sytuacjach awaryjnych takich jak na przykład katastrofy spowodowanych przez człowieka lub siły natury czy w ramach prowadzonych operacji wojskowych. Ich opracowanie nastąpiło po serii zniszczeń na dużą skalę spowodowanych przez tornada podobne do huraganu Katrina. Projekt był wspierany przez Kongres Amerykański, który widział w kompleksie balonów na uwięzi uniwersalny system szybkiego przywracania sieci informacyjnych i komunikacyjnych również w przypadku ataku terrorystycznego itp. W rezultacie Pentagon otrzymał „Tactical Balloon System" (CAPS), zdolny do uniesienia około 100 kg ładunku na wysokość 300 metrów. Sam nośnik przystosowano do użytkowania podczas występowania silnych wiatrów i ogólnie złej pogody. Po zakotwiczeniu na określonej wysokości balon CAPS może zapewnić, za pomocą czaszy parasolowej, zasięg na obszarze ponad 1500 km dla 2000 abonentów komunikacji jednocześnie. Kompleks ten składa się z dwóch sześciometrowych modułów, które są błyskawicznie dostarczane na miejsce wypadku, katastrofy lub działań wojennych. W ciągu zaledwie 3 godzin ten most telekomunikacyjny może przyspieszyć likwidację skutków awarii poprzez koordynację działań służb, wojsk i innych formacji. Cały system oparty jest na niskoobjętościowym balonie TCOM 17M, który przewożony jest na pojeździe typu Hummer z wyciągarką elektryczną.

Firma Raytheon opracowała system ostrzegawczy JLENS (Joint Land Attack Cruise Missile Defense Elevated Netted Sensor System) oparty na balonach na uwięzi. Każdy kompleks takiego systemu składa się z dwóch balonów 71M o wadze około 3 ton każdy. Na jednym zainstalowany jest radiolokator obserwacyjny, na drugim radiolokator kierowania ogniem. Miałyby one współpracować z systemami Patriot i NASAMS. Program przerwano po opisanym wyżej wypadku oraz rosnących kosztach badawczych.

Armia amerykańska rozmieściła również 9,5-metrowy, 16-kilogramowy system Rapid Elevate Balloon System (REAP) (opracowany przez dział lotniczy firmy Bosch) w Iraku w grudniu 2003 roku. Jego wysokość operacyjna wynosi 5 km. Później, w czerwcu 2004 roku również w Iraku wykorzystywano „Persistent Threat Detection System" (PTDS) oparty na balonach na uwięzi firmy Lockheed Martin. Długość aerostatu wynosi 33,4 metra, ładowność 225 kg, wysokość podnoszenia 760 metrów. Innym projektem, realizowanym na zlecenie US Army, była seria aerostatów HiSentinel, które podobnie jak JLENS miały stać się częścią systemu obrony przeciwlotniczej.

Z kolei Korpus Piechoty Morskiej wykorzystywał w Iraku od początku 2005 roku systemy balonowe Maritime Airborne Relay System (MARTS) oparte na balonach TCOM 32M w celu zapewnienia niezawodnej komunikacji VHF/UHF. Przeznaczone są one do działania w każdych warunkach klimatycznych od Arktyki po równik (na lądzie i morzu) oraz mogą być rozmieszczone na dowolnym obszarze o wymiarach 80x80 metrów na nieprzygotowanych terenach. Do zasadniczych zadań przez nie realizowanych należy obserwacja radiolokacyjna i pasywna, w tym w podczerwieni oraz przekazywanie sygnałów komunikacyjnych. Uniwersalne urządzenie do trzymania balonów (system cumowniczy) jest montowane na przyczepie, a w razie potrzeby również na okrętach.

Specjalnie dla amerykańskiego departamentu wojskowego Naval Electronics i Jurvilans Systems (oddział Lockheed Martin Corporation) w ramach projektu TARS opracowuje się, produkuje i dostarcza balony radarowe - 56K, 275K i 420K. Typowy schemat ich wykorzystania obejmuje tworzenie naziemnych (okrętu dla 56K) stacji bazowych. Są one podnoszone i opuszczane za pomocą wyciągarki i zasilane energią elektryczną za pomocą kabla. Dane zebrane przez czujniki są przesyłane drogą radiową do centrów kontroli. Prognozy serwisów meteorologicznych pozwalają na czasowe opuszczenie balonu w przypadku zbliżającego się tajfunu i zacumowanie go do stacji naziemnych. Kompleks balonowy Lockheed Martin 420K jest wyposażony w radiolokator zdolny do wykrywania obiektów w odległości do 300 km, czujniki podczerwieni i urządzenia optoelektroniczne. Zdaniem przedstawicieli firmy pozwala to na wykorzystanie balonu nie tylko do kontrolowania obszaru powietrznego i morskiego, ale także do nadzorowania samolotów bojowych.

W 2003 roku izraelska firma Elta Electronics Industries wprowadziła na rynek aerostar na uwięzi Border Protection wyposażony w radiolokator i stabilizowaną żyroskopowo platformę z głowicami optoelektronicznymi. Przeznaczony jest on do kontrolowania przemieszczania się ludzi i sprzętu na stosunkowo krótkich dystansach w promieniu kilku kilometrów. Z kolei balon Tal Szamajim wyposażony w stację radiolokacyjną wczesnego ostrzegania i służy on do wykrywania pocisków balistycznych, manewrujących, a także bezzałogowców i samolotów.

Od 2020 roku Chińska Republika Ludowa wprowadziła do systemu wczesnego ostrzegania aerostaty obsługiwane w bazie Dalianie nad Morzem Żółtym a podległe Siłom Wsparcia Strategicznego. Ich zasadniczym zadaniem pozostaje obserwacja Półwyspu Koreańskiego i Japonii. Ale już w 2014 roku media z tego kraju pisały o przygotowaniach do testu aerostatu BNST-KT-02, który charakteryzował się olbrzymimi rozmiarami. Jego długość wynosić miała 100 metrów, średnica 30 metrów a masa własna ok. 13 ton. Pułap operacyjny szacowany jest na 6–7 tysięcy metrów zaś ładunek użyteczny na ok. 2 tony.

Kolejny aerostar stratosferyczny to Tian Heng, wyposażony w panele słoneczne na grzbiecie, co sugeruje wykorzystanie silników elektrycznych, napędzających jedno śmigło ogonowe i dwa przednie, służące do manewrowania. W gondoli miało być przenoszone wyposażenie elektroniczne. Tian Heng był przedstawiany jako tania alternatywa dla satelitów, zdolny wypełniać zadania obserwacyjne i dozorowe, przekazywania sygnałów komunikacyjnych oraz wykrywania pocisków manewrujących i balistycznych.

Z kolei Yuan Meng to również stratosferyczny sterowiec zasilany panelami słonecznymi. Ma ok 75 metrów długości, średnicę 22 metrów i masę całkowitą ok. 5–7 ton. Yuan Meng ma przenosić przekaźniki danych, łącza danych i sprzęt obserwacyjny.

Co do baz aerostatów to wiadomo jest o dwóch obiektach na terenie Mongolii Wewnętrznej. Jeden w związku Alxa, a drugi zaś w chorągwi Dorbod. Kolejny obiekt zidentyfikowano nad jeziorem Bosten Hu w Sinciangu, a czwarty – na wyspie Hajnan. Wszystkie bazy aerostatów prezentują podobny układ z kolistym placem startowym o średnicy 350–400 metrów i dużym hangarem wyraźnie przeznaczonym dla wykorzystywanych maszyn.

Firmy Thales Alenia Space i Thales podpisały umowę z francuską DGA (Direction Générale de L'armement) na przeprowadzenie badania koncepcyjnego dotyczącego możliwości zastosowania sterowców, a konkretnie platformy Stratobus dla potrzeb operacyjnych armii francuskiej

Aerostary znalazły też szerokie zastosowanie w obszarze cywilnym. Przykładem jest amerykański kompleks TARS (Tethered Aerostat Radar System), który realizuje zadania w interesie Służby Celnej i Straży Przybrzeżnej USA, będąc głównym środkiem wykrywania radarowego (SAR) nielegalnych imigrantów i kurierów narkotykowych na granicy z Meksykiem i na Morzu Karaibskim. Pierwszy kompleks został oddany do służby w 1985 roku w High Rock (Bahamy), drugi - w 1986 roku w Fort Huachuca (Arizona), po czym nastąpił gwałtowny spadek wielkości handlu narkotykami drogą powietrzną na tych obszarach. Następnie ponad połowa granicy lądowej na odcinku Nowy Meksyk-Arizona-Kalifornia została pokryta siecią podobnych systemów.

Podsumowanie

W ostatnich latach w wielu krajach nastąpił znaczy rozwój programów związanych z opracowaniem i wykorzystaniem systemów aerostarów przeznaczonych nie tylko do przekazywania sygnałów łączności, ale i do szerszego zakresu zadań, takich jak prowadzenie walki radioelektronicznej, wzmocnienia obrony przeciwlotniczej i przeciwrakietowej, ochrony granic morskich i lądowych oraz kontroli przestrzeni powietrznej. Samo zwiększenie efektywności ich użycia oparto na wykorzystywaniu kompleksów lotniczych różnego typu i przeznaczenia. Jednocześnie dużą wagę przywiązuje się do tworzenia mniejszych systemów balonowych, co wynika z zapotrzebowania na tanie obiekty przeznaczone do długotrwałej i nisko-kosztowej pracy. Mogą być one obsługiwane przez mniejszą liczbę ludzi i transportowane z wykorzystaniem niewielkich pojazdów. 

Należy zauważyć, że balony znajdujące się w odległości większej niż 50 km od linii styczności wojsk, czyli poza zasięgiem większości systemów obrony przeciwlotniczej, umożliwiają stworzenie jednolitego systemu śledzenia, w tym nisko latających dronów. W tym przypadku są w stanie zastąpić samoloty typu AWACS o ograniczonym czasie przebywania w powietrzu, a także drogie satelity. W przyszłości możliwe jest też zastosowanie aerostatów uzbrojonych w systemy walki kolejnej generacji.

Główne światowe firmy produkujące systemy balonowe to Northrop-Grumman, Lockheed-Martin, Eros, TCOM (z USA) czy Elta Electronics Industries i Eronautics (z Izraela). W roku fiskalnym 2023 Pentagon planuje znaczny wzrost finansowania programów związanych z tworzeniem aerostarów wojskowych. W roku 2021 przeznaczono na te cele około 3,8 mln dolarów, a w 2022 już 27 mln dolarów i nie obejmuje to sponsorowania tak tajnego programu jak CLDSA (Covert Long-Dwell Stratospheric Architecture), mającego na celu stworzenie sieci niskoobserwowalnych sond obserwacyjnych na dużych wysokościach do długoterminowego przebywania w stratosferze.

Również polska armia jest zainteresowana pozyskaniem aerostaów. Wysłano już zapytanie ofertowe LOR(Letter of Request) dotyczące pozyskania rozpoznawczych aerostatów Barbara. Aerostary miał by zwiększyć efektywność w zakresie radiolokacyjnego rozpoznania przestrzeni powietrznej i nawodnej oraz stanowiłaby w przyszłości jeden z zasadniczych elementów systemu rozpoznania z samolotami  Saab 340 AEW.