Światłowód w rosyjskich dronach. Ślepa uliczka?

Informacja o przechwyceniu przez Ukraińców drona FPV (przekazana 2 marca 2024 roku przez ukraińskiego blogera wojskowego Serhii „Flash”), z dołączonym do niego cienkim światłowodem (nawiniętym na cewkę), jest dużym zaskoczeniem i to z kilku powodów. Po pierwsze wskazuje, że Rosjanie próbują samodzielnie wprowadzać nowe rozwiązania do systemów bezzałogowych, a nie jak wcześniej, tylko powielać to, co wykorzystują Ukraińcy lub proponuje się w innych państwach.

Po drugie, oznacza przyznanie się Rosjan do problemów, jakie mają z przeciwdziałaniem elektronicznym ze strony ukraińskich sił zbrojnych. Przeciwdziałanie to najprawdopodobniej coraz częściej przerywa łączność rosyjskich operatorów z dronami, co w większości przypadków oznacza utratę systemów bezzałogowych.

Po trzecie światłowód w układzie naprowadzania bezzałogowców ma nie tylko zalety, ale również wady. Co do zalet, to Rosjanie próbując wprowadzić takie rozwiązanie do swoich dronów najprawdopodobniej myśląc przede wszystkim o uodpornieniu się na przeciwdziałanie radioelektroniczne. Może ono bowiem zakłócić działanie układów nawigacyjnych na bezzałogowcach oraz ich łączność z operatorem. Stosując światłowód, wszystkie dane potrzebne do kierowania dronem są przesyłane przez przewód, będąc w ten sposób „niewidoczne” dla przeciwnika.

Przy okazji otrzymuje się również lepszy obraz, który nie jest zaburzony w jakikolwiek sposób warunkami propagacji fal - najczęściej nie sprzyjających transmisji „obrazu” za pomocą sygnałów radiowych (szczególnie na bardzo niskich wysokościach lotu). Takie rozwiązanie nie pozwala dodatkowo na wyśledzenie pozycji operatora, którego wcześniej można było namierzyć poprzez rozpoznanie komunikacji radiowej między dronem a jego pilotem.

Wady światłowodowego systemu naprowadzania dla dronów

Z drugiej jednak strony zastosowanie światłowodu w dronach ma również wady. I co najważniejsze, patrząc na to, co przechwycili Ukraińcy, Rosjanie sobie z tymi wadami jeszcze nie poradzili. Odnaleziony dron FPV był bowiem „domowej” roboty, nie zasługując nawet na to, by nazywać go modelem. I nie chodzi przy tym o to, że ładunek bojowy (którym była głowica od granatnika klasy RPG) był podwieszony do kwadrokoptera zwykłą taśmą pakową, ponieważ w dronach kamikaze z zasady korzysta się ze wszystkiego co jest pod ręką.

Sam jednak sposób podłączenia światłowodu wskazuje na pełną prowizorkę. Wykorzystano przy tym np. nie jakiś gotowy system rozwijania, ale zwykłą cewkę transportową, która w żaden sposób nie mogła zagwarantować bezawaryjnego wyprowadzanie przewodu przy dużej prędkości i bardzo silnych manewrach. Całość umieszczono w podwieszonym pod dronem „kokonie”, który również nie przypominał przemyślanego rozwiązania. I to właśnie wada tego prowizorycznego układu, doprowadzająca najprawdopodobniej do przerwania przewodu spowodowała, że rosyjski dron spadł na ziemię praktycznie w całości, razem z nienaruszoną głowicą bojową.

Ta „prowizorka” bardzo źle świadczy o samym systemie wprowadzania innowacji do rosyjskich sił zbrojnych. Jest bowiem mało prawdopodobne, by żołnierze sami połączyli te wszystkie elementy na dronie, wcześniej sprowadzając odpowiedni światłowód oraz współpracujący i połączony z układem optycznym kamery, moduł elektroniczny (ze zdjęcia wynika, że jest to chiński transceiver optyczny 1x9-BIDI-N).

Tego rodzaju zestaw musiał więc złożyć znający się na rzeczy zespół inżynierski. Wypuszczenie przez nich w powietrze składaka, jakiego przechwycili Ukraińcy świadczy: albo o desperacji w szukaniu jakiegoś środka odpornego na ukraińskie przeciwdziałanie, albo też o braku „kultury” technicznej, która zakłada przejście do prób operacyjnych jakiegoś rozwiązania, dopiero po jego przebadaniu.

Utrata „prototypowego bezzałgowca” z powodu przerwania światłowodu nie musi być zresztą wcale spowodowana fuszerką w „projekcie” drona. Tego rodzaju przypadek może po prostu wynikać z wad przyjętego sposobu naprowadzania. W przypadku przeciwpancernych pocisków kierowanych sterowanych poprzez światłowód nie ma takiego niebezpieczeństwa, ponieważ PPK lecą najczęściej prosto, korygowane tylko trochę w wysokości i kierunku.

Drony bojowe FPV mają oczywiście najczęściej mniejszą głowicę, ale z drugiej strony zapewniają o wiele większą swobodę w działaniu, przede wszystkim wydłużając czas, jaki operator ma na przygotowanie ostatecznego uderzenia, gdy jest już blisko celu. Pozwala to nie tylko na spokojne wyszukanie celu i jego klasyfikację, ale również na wybranie odpowiedniego kierunku uderzenia oraz wybranie momentu, w którym to nastąpi. Po wprowadzeniu światłowodów manewrowanie jest już bardzo ograniczone, ponieważ zawrócenie, albo gwałtowny zwrot może zawsze doprowadzić do zerwania światłowodu.

Ograniczony jest również zasięg, który w żadnym przypadku nie równa się temu, co jest nawinięte na cewkę. Trzeba bowiem pamiętać, że długość światłowodu równałaby się zasięgowi tylko wtedy, gdyby bezzałogowiec leciałby w linii prostek w kierunku celu, a to jest mało prawdopodobne. Każda zmiana kierunku oznacza więc skrócenie tego dystansu. Jeżeli więc na cewce rosyjskiego drona zapisano, że jest tam 10813 m światłowodu, to nie jest to na pewno maksymalna odległość rażenia celu.

W przypadku dronów FPV zasięg działania wynika z dwóch czynników: systemu łączności oraz baterii. W pierwszym przypadku światłowód rzeczywiście pozwala omijać problemy wynikające np. z ukształtowania terenu. Z drugiej jednak strony należy pamiętać, że w przypadku dronów kamikaze stosuje się najczęściej najtańsze baterie, które przez to pozwalają tylko na dolecenie do celu (stąd na filmach nagranych w czasie takich ataków często pojawiające się napisy „low battery”).

W porównaniu do zwykłego drona FPV, ten dystans w bezzałogowcach „światłowodowych”, wynikający z możliwości baterii, musi się więc zmniejszyć ze względu na dodanie dodatkowego obciążenia. Największym ciężarem jest sama szpula, która ze światłowodem SMF-28 o długości 10,56 km amerykańskiej firmy Corning waży 3,5 kg. Oczywiście można to zrekompensować zabraniem mniejszego ładunku bojowego, jednak w tym przypadku zmniejsza się skuteczność ataku.

Ostatnim problemem jest cena, która w przypadku dronów kamikaze, powinna być jak najmniejsza. Tymczasem układ światłowodowy podraża koszt każdego systemu bezzałogowego. Cena rynkowa wspomnianej wyżej szpuli ze światłowodem SMF-28 o długości 10,56 km amerykańskiej firmy Corning waha się od 345 do nawet 1400 dolarów, a więc jest większa niż sam kwadrokopter. Z kolei na AliExpress jej chiński odpowiednik, gorzej rozwijający się, można kupić za około 700 zł wraz z przesyłką. Może więc dojść do sytuacji, że operatorzy dronów nie będą chcieli korzystać z nowych rozwiązań, woląc za to dostać więcej tanich bezzałogowców FPV, godząc się przy tym na pewne ograniczenia związane z zakłóceniami.

Naprowadzanie światłowodowe dronów nie jest niczym nowym

Trzeba przy tym zaznaczyć, że o ile wprowadzenie światłowodu do tanich kwadrokopterów kamikaze jest czymś nowym, to sama idea takiego systemu naprowadzania już nie. Wcześniej był on jednak stosowany przede wszystkim w przeciwpancernych pociskach kierowanych i torpedach. W tym pierwszym przypadku przykładem mogą być izraelskie PPK typu Spike LR2, które mają w swoim kadłubie szpulę z nawiniętym przewodem światłowodowym o długości 5,5 km.

Przeciwpancernym pociskiem kierowanym o podobnym sposobie naprowadzania jest wykorzystywana na Ukrainie rakieta TOW-2, wprowadzona w USA jeszcze w latach siedemdziesiątych. W jej przypadku nie stosuje się jednak włókna światłowodowego, ale dwa przewody miedziane o długości 2,4 mili. Nie pozwala to na przekazywanie obrazu z głowicy pocisku, ale tylko sygnałów sterujących jego lotem. Podobne rozwiązanie zastosowano w PPK Milan (Missile d’infanterie leger antichar) o zasięgu około 2000 m, który również został przekazany Ukrainie, z tym że przez Francuzów.

Oczywiście kiedy pojawił się światłowód Amerykanie próbowali go również wykorzystać opracowując PPK typu EFOG-M. Ostatecznie projekt ten „przegrał” z naprowadzanym laserowo Hellfirem i naprowadzanym na podczerwień Javelinem. Podobnie było zresztą z pociskiem Polyphem opracowywanym wspólnie przez Francję, Niemcy i Włochy. Program wykorzystującej światłowód rakiety o zasięgu nawet 60 km został jednak ostatecznie anulowany.

Nie wprowadzono także dronów naprowadzanych światłowodem. I znowu, amerykańska agencja DARPA rozpatrywała wprowadzenie takiego bezzałogowca z głowicą bojową w ramach programu Close Combat Lethal Recon. Chciano w sten sposób uzyskać możliwość atakowania przeciwnika w środowisku miejskim, gdy wróg nie znajduje się w linii wzroku. I w tym przypadku to rozwiązanie przegrało ze sterowaniem radiowym.

Jak widać Rosjanie próbują pójść drogą, którą wcześniej odrzuciły kraje natowskie i sami Ukraińcy. Ci, analizowali bowiem wcześniej możliwość kierowania dronami za pomocą światłowodu m.in. w czasie konkursu NATO TIDE Hackathon, organizowanego przez Dowództwo Transformacji NATO (jego celem jest poszukiwanie innowacyjnych rozwiązań i rozwiązywanie problemów związanych z interoperacyjnością Sojuszu). Ostatecznie na Ukrainie zrezygnowano z tego sposobu naprowadzania uznając, że jest mała szansa by nie doszło do przerwania przewodu, który ciągnąłby się za bezzałogowcem przez 10 km.

Jak widać Rosjanie doszli do innego wniosku. Już wcześniej było głośno o pracach rosyjskiej firmy Zala (należącej do grupy Kałasznikow) nad amunicją krążącą określaną jako „Produkt 55”. Miało to być według producenta rozwiązanie całkowicie odporne na przeciwdziałanie radioelektroniczne przeciwnika. Rosjanie oczywiście nie zdradzili na czym to miało polegać, ale w mediach spekulowano, że chodzi właśnie o zastosowanie światłowodu. Wizualizacje tej amunicji w niczym jednak nie przypominało tego, co odnaleźli Ukraińcy.

Ukraińskie wojsko nie zlekceważyło znaleziska, które ma być obecnie przeanalizowane i ocenione przez grupę Magyara. To tam mają powstać propozycje, czy powielić to co zrobili Rosjanie, czy też kontynuować prace nad własnymi rozwiązaniami. Jeżeli zapadnie decyzja na tak, to pomóc w pracy mogą rozwiązania od kilku lat rozwijane przez amerykańską firmę Timbercon z Oregonu oraz francuskie firmy Sedi Ati i Elistair. Proponują ona bowiem już opracowane, światłowodowe systemy kierowania i przekazywania informacji z dronów, z tym że nieco w innym celu.

W przypadku Elistair jest to np. mocny przewód światłowodowy, który jest rozwijany ze szpuli znajdującej się w specjalnej skrzyni na ziemi i podłączany do multikoptera rozpoznawczego (a nie kamikaze). W ten sposób można prowadzić rozpoznanie nie zdradzając położenia operatora poprzez wysyłanie jakiejkolwiek emisji radiowej.

Jak na razie wojsko (szczególnie amerykańskie i francuskie) nie było zainteresowane tego rodzaju rozwiązaniami. Wojna na Ukrainie może zmienić to podejście i to diametralnie.