Rój dronów czy po prostu nowa generacja amunicji kasetowej

Komunikat koncernu Raytheon jest kolejnym sygnałem, że Amerykanie intensywnie pracują nad systemami uzbrojenia, opartymi o działające zespołowo i tanie bezzałogowe aparaty latające. Już w styczniu 2017 roku stało się o tym głośno po opublikowaniu filmu z prób, podczas których wykorzystano 103 jednocześnie działające mini-drony powietrzne Perdix. Wydarzenie było o tyle ważne, że bezzałogowce zostały wtedy wyrzucone z zasobników przenoszonych przez trzy lecące w szyku z prędkością 0,6 Mach samoloty F-18 E/F Super Hornet. Różnica w odniesieniu do bomb kasetowych była jedynie taka, że „bomby” przenoszone przez Super Hornety tym razem nie były zrzucane, a po powrocie do bazy mogły być ponownie załadowane „subamunicją”.

Oficjalnie celem tych testów, przeprowadzonych w październiku 2016 r., było zbadanie skuteczności działania roju dronów podczas wykonywania konkretnych manewrów i zadań. Amerykanie mieli sprawdzić m.in. jak system może sterować działaniem poszczególnych bezzałogowców, tak by nie dochodziło do zdarzeń kolizyjnych nawet przy bardzo gwałtownych zwrotach i zmianach wysokości. W rzeczywistości amerykańskie siły zbrojne przeprowadziły pokaz zdolnego do lotu prototypu systemu, który wcześniej na pewno był już wielokrotnie weryfikowany.

Program musiał więc już być bardzo zaawansowany i obecnie wiadomo, że nie chodziło jedynie o prace nad systemami lotniczymi. Świadczy o tym kontrakt o wartości 27 milionów dolarów, jaki koncern Raytheon otrzymał od biura ds. badań amerykańskiej marynarki wojennej ONR (Office of Naval Research) na zbudowanie do stycznia 2020 r. innowacyjnego prototypu morskiego INP (innovative naval prototype) systemu LOCUST (ang. Szarańcza).

Zgodnie z założeniami LOCUST (Low-Cost UAV Swarming Technology) ma być rozwiązaniem wykorzystującym tanie, bezzałogowe aparaty latające zdolne do działania „w roju” i przygotowane do startu z wykorzystaniem wieloprowadnicowych wyrzutni „rurowych”. Taki sposób wystrzeliwania pozwala na bardzo szybkie stworzenie ugrupowania dronów i jego wprowadzenie do działań na zadanym kierunku. Jest to szczególnie przydatne, gdy LOCUST będzie wykorzystywany do działań obronnych związanych z neutralizacją zbliżającego się nagle zagrożenia.

By to było możliwe, każdy bezzałogowiec ma przekrój zbliżony do kołowego o średnicy mniejszej niż kaliber wyrzutni, oraz specjalny, prosty mechanizm rozkładania czterech skrzydeł nośnych i dwóch sterów kierunku. Start odbywa się za pomocą sprężonego powietrza, w czym pomaga specjalny tłok zamontowany pod dronem, odrzucany po opuszczeniu prowadnicy. Bazą dla docelowej konstrukcji będzie najprawdopodobniej opracowany przez koncern Raytheon bezzałogowiec Coyote, który był również wyrzucany ze zrzutni morskich samolotów patrolowych (normalnie wykorzystywanych do wyrzucania pław hydroakustycznych).

LOCUST ma być bezzałogowym systemem bojowym, a więc jego głównym zadaniem będzie jednoczesne i „inteligentne” niszczenie wielu niewielkich celów naziemnych lub nawodnych. Amerykanie nie poinformowali jednak na razie, jaki rodzaj i wielkość głowicy bojowej ma być zastosowany w tych dronach i czy będą one wymieniane w zależności od misji (np. przeciwpancerne, zapalające czy przeciwpiechotne). Ujawnili natomiast, że opracowana technologia uwzględnia dzielenie się informacjami między bezzałogowcami, dzięki czemu mają one możliwość autonomiczne współdziałania w czasie wykonywania misji.

Jak się obecnie okazuje nie chodzi jednak jedynie o sterowanie wieloma dronami powietrznymi jednocześnie, ale również o kierowanie „rojem” bezzałogowych pojazdów naziemnych i nawodnych. Prace w tym kierunku (pogram Offensive Swarm-Enabled Tactics) prowadzi wchodząca w skład koncernu Raytheon firma BBN Technologies pod nadzorem Agencji Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obronności DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency). Są one bardzo poważnie zaawansowane o czym może świadczyć fakt, że w ramach projektu LOCUST już w 2016 roku udało się sterować wspólnym działaniem 30 dronów powietrznych.

Podobnie zaawansowane projekty są realizowane również w innych państwach – w tym przede wszystkim w Chinach. Państwo to jest zresztą największym na świecie producentem systemów bezzałogowych i przoduje też w badaniach nad ich „niekonwencjonalnym” wykorzystaniem. Przekładowo chińska firma CETC (China Electronics Technology Group Corporation) zademonstrowała 10 czerwca 2017 roku lot aż 119 bezzałogowych minisamolotów startujących z ziemi za pomocą małych katapult. Zademonstrowano wtedy lot grupowy z wykonaniem kilku manewrów i kręgów.

Chińczycy osiągnęli w tej dziedzinie takie sukcesy, że zaczęli wykorzystywać duże grupy dronów również komercyjne, w czasie działań propagandowych i reklamowych. Dzięki temu istnieje możliwość tworzenia na niebie różnego rodzaju napisów i znaków, co jest szczególnie efektowne w nocy, gdy drony mogą świecić w różnych kolorach.

Nikt jednak nie ma wątpliwości, że jeżeli coś wykorzystuje chiński rynek cywilny, to na pewno wcześniej sprawdziła to chińska armia. Teraz jedynie należy się dowiedzieć do czego to ma służyć i jak temu można przeciwdziałać.

Kiedy mamy „rój”, a kiedy działanie grupowe?

Nowe sposoby sterowania dużymi zespołami dronów wskazują wyraźnie, że jest duża różnica między nalotem grupy dronów, a roju dronów. W tym pierwszym przypadku bezzałogowce nadlatują na cele prawie jednocześnie, ale robią to: albo niezależnie (według wgranego wcześniej zadania), albo oddzielnie, kierowane przez operatora. Przykładem użycia grupy dronów może być atak przeprowadzony przez terrorystów w Syrii 5 stycznia 2018 roku na dwie bazy rosyjskich wojsk w porcie Tartus nad Morzem Śródziemnym i na lotnisku Humajmim koło miasta Latakia.

W przypadku roju dronów mamy schemat działania przypominający lot dużego stada niewielkich ptaków lub grupowe działanie kolonii termitów. Rola operatora, który najczęściej jest jeden, ogranicza się wtedy z zasady do uruchomienia systemu i wskazania celu/celów ataku. Koordynacja lotu oraz samego uderzenia na wyznaczone obiekty nie należy już jednak do niego, ale do samych dronów, które w pewnym sensie działają jako całość.

W tym celu bezzałogowce muszą dysponować możliwością komunikowania się między sobą. Taka wymiana informacji w czasie rzeczywistym pozwala uwzględniać działania sąsiednich dronów, przejmować zadania tych aparatów, które w jakiś sposób zostały wyeliminowane, zmieniać sposób realizowania misji w zależności od sytuacji nad obiektem ataku, dzielić się na mniejsze grupy lub nawet wyznaczać jeden lub kilka dronów do wykonania rozpoznania przed przeprowadzeniem samego ataku.

Inżynierowie chcą by rój niezależnie lecących bezzałogowców, był w rzeczywistości jednolitym systemem. W tak utworzonej grupie istnieje np. możliwość stworzenia pewnego rodzaju hierarchii z wyznaczeniem dronu-dowódcy, który jako jedyny ma kontakt z operatorem i koordynuje działanie pozostałych dronów–żołnierzy. Zabrano przy tym nawet o to, by po stracie lidera grupa bezzałogowców dostosowała się do sytuacji i automatycznie wyznaczyła kolejnego „przywódcę”. W taki sposób działały zaprezentowane w 2017 roku drony Predix zrzucane z zasobników samolotowych.

Są to opracowane przez Massachusetts Institute of Technology tanie mikrodrony zbudowane w oparciu o ogólnodostępne na rynku komponenty. Efektem prac trwających od 2011 roku są bezzałogowce o wadze około 290 gram, które można wyrzucać z zasobników samolotów lecących z dużą prędkością do wysokości 9000 metrów. Drony są umieszczane w niewielkich pakietach, które po wyrzuceniu z samolotu są spowalnianie przez mały spadochron hamujący. Później bezzałogowiec jest uwalniany z opakowania, za pomocą prostego mechanizmu sprężynowego rozkładają się skrzydła i następuje lot do miejsca, gdzie tworzony jest rój.

Sukcesem jest nie tylko sama konstrukcja, ale również niskie koszty jej produkcji (jak na razie mniejsze niż 2000 dolarów). Szkielet dronu jest wykonany z włókna szklanego natomiast skrzydła z włókna węglowego. Obudowę kadłuba produkuje się za pomocą zwykłej drukarki 3D. Jako napęd stosuje się śrubę pchająca napędzaną przez silnik elektryczny zasilany przez umieszczoną w przodzie baterię akumulatorów litowo-polimerowych. Pierwsze testy przeprowadzono już w 2014 r. wykorzystując lecący na wysokości 600 m nad Alaską samolot F-16 i 20 dronów.

W rzeczywistości Perdixy mogą starować z wysokości ponad 9000 metrów przebywać w powietrzu przez ponad 30 minut przenosząc ładunek bojowy o wadze 15 gram. Ładunek ten można zwiększyć nawet do 100 gram, ale wiąże się to ze zmniejszeniem autonomiczności.

Jak zestrzelić rój dronów?

Prace prowadzone przez różne państwa nad użyciem roju dronów są o tyle niebezpieczne, że po raz kolejny w historii tworzy się uzbrojenie, któremu tak naprawdę nikt nie potrafi jeszcze skutecznie przeciwdziałać. O ile bowiem większe, bezzałogowe aparaty latające można traktować po prostu jako standardowe cele powietrzne, to w przypadku roju dronów takie działanie przestaje być racjonalne i skuteczne.

Najlepsze systemy przeciwlotnicze są bowiem zdolne do zwalczania „tylko” kilkunastu lub maksymalnie kilkudziesięciu celów jednocześnie (okrętowe systemy AEGIS). Tutaj jednak mówimy o ataku przeprowadzonym na różne obiekty w tym samym czasie przez kilkaset lub nawet kilka tysięcy dronów. Dodatkowo są to bardzo małe i z założenia tanie bezzałogowe aparaty latające, w kierunku których nie można wysyłać drogich i cennych rakiet przeciwlotniczych. Trudno jest też sobie wyobrazić, by do zneutralizowania roju dronów wykorzystywać systemy artyleryjskie lub karabiny maszynowe. Musiałyby one bowiem stworzyć prawdziwą zaporę ogniową, by zatamować lot szybko poruszającej się masy „szerszeni”.

Część obserwatorów próbuje bagatelizować zagrożenie, uważając, że tak niewielkie bezzałogowce nie są w stanie spowodować zbyt dużych strat, niszcząc np. czołg lub tym bardziej zatopić okręt. Jednak tysiąc dronów z ładunkiem 100 gramów materiału wybuchowego może spowodować np. ogromny pożar w magazynach paliw i gazu, może zniszczyć anteny radarów, uszkodzić systemy obserwacji optoelektronicznej, spowodować wybuch amunicji lub rakiet załadowanych na wyrzutnie, a przed wszystkim atakować siłę żywą – najmniej odporną na tego rodzaju zagrożenia.

Dodatkowo coraz częściej mówi się tu o zagrożeniu permanentnym. I znowu zaczerpnięto wzorce z przyrody myśląc o opracowaniu „latających uli” – stacji dokujących, które byłyby w stanie przyjąć minidrony na pokład, doładować ich baterie i ponownie wpuścić nad terenem działań. Takie rozwiązanie byłoby szczególnie przydatne nad własnym terytorium, gdy z chmury dronów tworzyłoby się ruchomą zaporę przeciwko wszelkiego rodzaju zagrożeniom, działającą w oparciu o rozstawioną poniżej na ziemi „pasiekę”.

W pewnym sensie Amerykanie wzorują się w tym przypadku na filmach S-F takich jak np. „Bitwa i Los Angeles”, w którym drony służyły jako „żywa tarcza” chroniąc ważniejszy od nich obiekt kierowania, dowodzenia i łączności. O tym jak takie rozwiązanie może być skuteczne np. przeciwko samolotom można się przekonać śledząc historie wypadków lotniczych spowodowanych przez ptaki. W przypadku ptaków mamy jednak najczęściej do czynienia z kolizją przypadkową, której obie strony starają się najczęściej uniknąć. Drony natomiast będą miały za cel atakowanie obcych obiektów według znanej z systemów rakietowych zasady „Hit to kill”.

Jedynym skutecznym sposobem przeciwdziałania rojom dronów wydaje się być w tym przypadku zneutralizowanie ich „systemu nerwowego” za pomocą systemów walki elektronicznej. Systemy te staną się w ten sposób równie ważne jak rakietowe i artyleryjskie środki ogniowe, nie niszcząc jednak pojedynczych bezzałogowców, a jedynie „grupowo” zakłócając działanie ich systemów łączności lub nawigacji. W ten sposób drony w roju mogą utracić możliwość koordynowania działań, jak również nie będą mogły przekazywać i uwzględniać danych o swojej pozycji.

Kolejnym skutecznym sposobem przeciwdziałania rojom dronów może być bomba elektromagnetyczna, bardzo dobrze zaprezentowana m.in. w filmie „Matrix” z 1999 roku. Już od dawna bowiem wiadomo, że silny impuls elektromagnetyczny może po prostu przepalić systemy elektroniczne na wszystkich znajdujących się w jego zasięgu urządzeniach. Jak na razie nikt jednak nie przyznaje się, by tego rodzaju uzbrojenie było już wykorzystywane operacyjne.

Polskie Siły Zbrojne nie mają na swoim wyposażeniu żadnego z w/w środków przeciwdziałania.