Боевые роботы: на воде и под водой

Существует распространенное мнение, что беспилотные летательные аппараты, также известные как дроны, используются в качестве альтернативной авиаразведки и для нанесения ударов по удаленным целям. США применяют их в Афганистане, Пакистане, Ираке, Сомали и ряде других стран. Но ВМС США и другие рода войск, так или иначе связанные с водой (Корпус морской пехоты, спецназ), также активно применяют беспилотные аппараты для своих нужд.

В 2000 г. в Центре боевого применения надводных сил ВМС США в Кардероке был открыт офис по Беспилотным надводным аппаратам, БПНА (Unmanned Surface Vehicle, USV), целью которого была выработка требований по развитию беспилотных средств. Вместе с компаниями Radix Marine, Northrop Grumman и Raytheon к 2002 г. была разработана Продвинутая концепция демонстрации технологии (Advanced Concept Technology Demonstration, ACTD) и в качестве продукта представлен катер Spartan Scout. Он был протестирован в Персидском заливе в декабре 2003 г. и представляет собой боевую модульную многоцелевую платформу, работающую в полуавтономном режиме. Он может нести на себе разведывательное оборудование и вооружение. 

Данное средство предназначено преимущественно для борьбы с так называемой «асимметричной угрозой», когда против моторных лодок, малых катеров и других недорогих средств нападения обрушивать всю мощь орудий и дорогих противокорабельных ракет затратно и неэффективно. Кроме того, такие дистанционно-управляемые катера могут использоваться и для обследования подозрительных объектов на поверхности воды, а также для патрулирования ограниченных по площади акваторий (порты и проливы) и особо важных объектов (нефтяные платформы, маяки и пр.).  

В 2010 г. компания QinetiQ обнародовала свою новую разработку: беспилотный разведывательный катер-невидимку Sentry. Он имеет корпус, выполненный по технологии Stealth, и мощный водомёт. Новый катер идеально, по мнению компании, подходит на роль разведчика и патрульной машины. Он способен нести различную нагрузку, а управлять им можно на расстоянии до 30 километров.

Разработку и применение подводных дронов (БППА - Unmanned Undersea Vehicle, UUV) регламентирует ряд документов Пентагона. Первоначально в 1994 г. программный план ВМС США N 87 по БППА назвал высшим приоритетом возможность разведки и поиска мин с подводных лодок. Вторым приоритетом стали Долгосрочные системы по обнаружению мин (Long-Term Mine Reconnaissance System, LMRS), а третьим - тактическая океанография. Данный документ незначительно корректировался в 1995 и 1997 гг. В апреле 2000 г. были изданы рекомендации, на основе которых разработан более полный план, подписанный в декабре 2003 г. В ноябре 2004 г. появилась обновленная версия под названием «Генеральный план беспилотного подводного транспорта ВМС».

В данном документе утверждалось, что к программе «Морского могущества в XXI веке» необходимо добавить дополнительные компоненты:

1. Разведка, наблюдение и рекогносцировки;

2. Меры против мин;

3. Противолодочная война;

4. Контроль/Идентификация;

5. Океанография;

6. Связь/Сетевая навигация;

7. Доставка грузов;

8. Информационные операции;

9. Критическое время для удара.

Основные обоснования для применения подводных дронов были следующими: 

Автономия. Способность работать самостоятельно в течение длительного времени создает множитель силы, что позволяет пилотируемым системам расширить свое влияния и сосредоточиться на более сложных задачах. Затраты могут быть сокращены тогда, когда датчики или оружие действуют с меньшей инфраструктуры в UUV, а не с пилотируемых платформ.

Снижение риска. Их беспилотная сущность уменьшает или полностью устраняет риск от воздействия окружающей среды, врага и неумолимого моря для персонала.

Сдержанность. UUV работают с низкими акустическими и электромагнитными частотами. Поэтому элемент неожиданности сохраняется. Дроны имеют меньший риск столкновения с подводными и плавающими препятствиями, чем буксируемые системы или транспортные средства с дистанционным управлением.

Развертывание. В силу своего потенциально меньшего размера UUV могут обеспечить органическую возможность для ударной группы. Они также могут быть разработаны в виде постоянно плавающих средств или заранее устанавливаться на передовой позиции. Их запуск может быть адаптирован к различным платформам, включая корабли, подводные лодки, самолеты и береговые объекты. Восстановление UUV и транспортировка не должны быть такими же, как для обычных судов. Поиск и восстановление БППА может быть отложено или сделано с помощью исключительно недорогих систем. Несколько БППА могут быть запущены одновременно с одной платформы.

Адаптация к среде. БППА может работать на всех глубинах, в плохую погоду, в морях, в тропических или арктических условиях, и круглосуточно. Эта способность дает им уникальные сенсорные преимущества по сравнению с аналогичными буксируемыми или устанавливаемыми на поверхности датчиками.

Стойкость. БППА могут оставаться стационарно в погодных условиях, которые бы прервали операции БПЛА или беспилотных надводных аппаратов, просто погрузившись на спокойную глубину. Плохая погода может препятствовать операциям на поверхности, но БППА может переждать шторм на глубине, продолжив работу, когда условия улучшатся. Кроме того, БППА, которые теряют энергию (случайно или намеренно в режиме «сна») могут стабильно опуститься на дно, в отличие от БПЛА и БПНА, которые отдаются на милость стихий, как только они теряют тягу.

БППА следует использовать в операциях, где они увеличивают производительность, уменьшают стоимость, и включают задачи, которые не могут быть выполнены с помощью пилотируемых систем, или уменьшают риск для них. Характеристики БППА, которые могут способствовать удовлетворению этих принципов, включают в себя возможность размещать датчики в оптимальном положении, как вертикально, так и по горизонтали, автономию, выносливость, низкий уровень обнаружения, невосстанавливаемость, а также дистанцированность или досягаемость к пусковой платформе.

Автономный подводный аппарат REMUS (Remote Environmental Monitoring Unit System) является одним из первых подводных дронов и был впервые разработан в конце 1990-х годов в Океанографическом институте Вудс-Хола фирмой Hydroid, дочерней компанией Kongsberg Maritime. REMUS 100 весил всего 36 кг и использовался ВМС США на мелководье для обнаружения мин и гидрографической разведки. Данное оборудование применяется и в других странах. Например, Министерство обороны Японии работает с четырьмя аппаратами REMUS 600 и одним REMUS 100 для картографирования морского дна и обнаружения мин.

Сейчас на вооружении ВМС США  имеется три варианта REMUS:

- MK 18 Mod 1 Swordfish - он основан на REMUS 100 и предназначен для поиска, классификации и картографии на мелководье. ВМС США имеют в общей сложности 24 подводных дрона Swordfish, которые распределены между различными базами и подразделениями.  

- MK 18 Mod 2 Kingfish - его прототипом стал REMUS 600, но имеет более широкие возможности и будет служить в качестве платформы для продвинутых датчиков. Конфигурация Kingfish Small Synthetic Aperture Sonar Module (SSAM)  обеспечивает более широкую пропускную способность, изображения высокой четкости и возможности обнаружения затопленной цели. ВМС США в настоящее время работает с подрядчиками по разработке Kingfish, но эти системы начнут использовать для военных операций с сентября 2015 г.

- Littoral Battlespace Sensing (LBS) - переводится как Прибрежное зондирование боевого пространства. Он тоже создан на основе REMUS 600. Командование боевых систем космического и морского пространства (SPAWAR) заказали три LBS для экологического обследования океана, прибрежных и внутренних вод.

Нужно отметить, что аккумуляторная ионно-литиевая батарея в REMUS 600 мощностью 5,2 киловатт-час позволяет работать до 70 часов со скоростью 5 узлов на глубине до 1970 метров.

Однако в США разрабатываются и другие модели. Новый прототип автономной навигационной системы для подводных роботов-лодок в январе 2015 г. завершил свое первое самостоятельное путешествие. Робот автономно преодолел дистанцию между портами Галфпорте и Паскагула на реке Миссисипи. Данная система предназначена для для непрерывного трала в борьбе с подводными лодками.   

Компания Leidos, которая разрабатывала аппарат, сообщила в своем пресс-релизе, что «суррогатное судно, контролируемое только автономной системой и работающее исключительно с навигационной картой региона, которая загружена в память, и материалами, полученных с коммерческих радаров (COTS), успешно преодолело сложный прибрежного фарватер в заливе. Во время своего плавания на дистанцию 35 морских миль, система морской автономии функционировало в соответствии с запланированной задачей, лодка обошла все препятствия - буи, землю, мелководье и другие суда, находящиеся в районе - все это прошло без каких-либо плановых путевых точек или вмешательства человека».    

Данную новость позже подтвердили специализированные военные издания США сообщив, что автономный корабль, предназначенный для охоты за подлодками, прошел важный технологический этап. Например, сайт Defence One заявил, что «возможно, океаны теперь никогда не будут такими, как прежде», добавив, что отследить все более тайные российские, китайские и иранские подводные лодки можно с помощью корабля-призрака, который будет следовать за ними в открытом море.

Впервые о создании автономного судна для отслеживания тихих дизельных подводных лодок агентство DARPA сообщило в 2010 г.  Программа была названа Беспилотным судном по противолодочной войне и непрерывному тралу (Anti-submarine Warfare Continuous Trail Unmanned Vessel, ACTUV).

Специалисты отмечают, что, по сути, эта программа потенциально изменит не только военно-морскую войну, но и методы, с помощью которых люди, корабли и робототехнические системы взаимодействуют на воде по всему миру.

Инжиниринговая компания Leidos и DARPA тестировали опытный образец ACTUV полтора месяца и подвергли его 100 различным сценариям. Тестируемое судно, оснащенное радиолокационными компонентами, программным обеспечением и предварительно запрограммированное на несколько навигационных точек, смогло обнаружить цель на расстоянии одного километра, при этом не наталкиваясь на скалы, отмели или другие надводные корабли.

Тесты показали, что робот-лодка смогла выполнить трудную военную миссию, не нарушая морских законов, изложенных в Конвенции о международных правилах по предупреждению столкновения судов в море. Испытания также представили убедительное доказательство адекватности концепции, показав, что большие роботы могут ориентироваться в открытом море вместе с круизными и рыболовецкими судами. Следующим вызовом для ACTUV будут тесты с «вражескими кораблями», которые попытаются блокировать лодку-робот.

Пока Leidos проводил тестирование 42-футовой суррогатной лодки, а строительство прототипа судна ACTUV, названного «Морской охотник» планируется завершить к осени 2015 года.

Вполне естественно, что при разработке подобных аппаратов возникла идея делать их подобными на вид обитателям моря. В конце 2014 г. ВМС США завершили испытания БППА GhostSwimmer, который является последним в серии инновационных проектов, разработанных в рамках проекта "Silent NEMO". GhostSwimmer был разработан для того, чтобы походить на форму и имитировать стиль поведения крупной рыбы. При длине около 1,5 метра и весе почти 45 кг аппарат GhostSwimmer может работать на глубинах от 0,25 до 90 метров. Его био-мимикрия обеспечивает дополнительную безопасность при плохой видимости во время миссий по разведке, наблюдению и рекогносцировке.

Аналогичный проект "BIOSwimmer" был разработан Boston Engineering и представляет собой рыбу-робота, предназначенного для обнаружения контрабанды, спрятанной в корпусе судна, с помощью сложного датчика.

Ожидается, что многие компании и лаборатории, которые занимаются исследованиями и проектировкой подводных и надводных роботов, начнут активно взаимодействовать, чтобы ускорить технические процессы и передать заказчикам первые образцы. 30 января 2015 г. компания Huntington Ingalls Industries объявила, что она приобрела Отдел технических решений фирмы The Columbia Group, ведущего разработчика и производителя беспилотных подводных аппаратов для отечественных и международных клиентов. В частности эта компания разрабатывала подводный многофункциональный аппарат Proteus, получивший в 2012 г. премию по инновациям. Очевидно, что данное решение было принято в связи с новой стратегией возмещения Пентагона. Один из руководителей объяснил, что «так как ВМС движется к большему применению беспилотных транспортных средств, как на поверхности, так и под водой, то есть стратегический смысл - объединить изготовителя беспилотных подводных транспортных средств и одного из самых больших в мире строителей кораблей и подводных лодок». Теперь Отдел технических решений будет работать под именем Undersea Solutions Group и отчитываться перед судостроителями.

Но бывают и комбинированные роботы-амфибии. Группа ученых из Стэмфорда, штат Коннектикут разработали десантный робот, который они в настоящее время тестируют с морскими пехотинцами. GuardBot представляет собой робот шар, который плавает на поверхности воды около 4 миль в час, а затем выкатывается на берег при 30-градусном наклоне со скоростью 20 миль в час.

В роботе используется девять осей стабилизации, система силовой установки, действующая по принципу «движения маятника», которая направляет бот за счет смещения центра тяжести, и выбор алгоритмов управления с гидроусилителем.

Компания GuardBot Inc. в январе 2014 г. проверила его на военно-морской базе амфибий в Литл-Крике, штат Вирджиния, где GuardBot успешно выполнил задание и вернулся на корабль.

Сейчас компания работает над новым программным обеспечением, которое включает данные географической информационной системы для обеспечения гораздо большей автономии. Нужно будет просто выбрать место на карте, и мяч прикатится на него.

Система была в первую очередь разработана для наблюдения и инспекции объектов. Робот может поворачиваться на 360 градусов, поэтому он более маневренный, чем другие наземные роботы. В тестах с ВКР-лазером спектроскопа при полезной нагрузке (две маленьких прозрачных полусферы на боку у робота) он смог обнаружить взрывчатые химические вещества приблизительно на расстоянии 2 дюйма.

Но робот может не только производить разведку и заниматься обнаружением, он может непосредственно служить в качестве средства доставки взрывчатки.

Разработка подводных и надводных дронов также в фокусе внимания НАТО. Центр морских исследований и экспериментов при альянсе вместе с ответственными командованиями 4 мая 2015 г. провели учения в Северном море со странным названием "Динамический мангуст". На маневрах проводилась оценка производительности автономных сетей в северных условиях в контексте противолодочных боевых действий, в том числе на мелководье. Потенциально, эти сети автономных датчиков, занимающиеся постоянной слежкой, должны превзойти традиционные активы при менее затратной цене и риске для персонала. Ученые из НАТО помогали в развертывании флота подводных роботов, в том числе глайдеры, волновые глайдеры и автономные винтовые подводные транспортные средства. Также отрабатывались навыки мультистатического тактического планирования, позволяющей делать визуализацию подводной среды в зоне действия. Предполагаемым врагом были названы российские субмарины.