Obecnie następuje stały rozwój koncepcji prowadzenia operacji rojowych z powietrza, lądu i morza przy użyciu wielu „opuszczonych” systemów, ponieważ w celu pokonania przeciwników siły zbrojne wielu krajów przywiązują dużą wagę do rozmieszczania zaawansowanych autonomicznych technologie. Jednak rozwój takich technologii w tej chwili koncentruje się głównie na rojach powietrznych i jest mało prawdopodobne, aby w niedalekiej przyszłości mogły mieć znaczący wpływ na wynik operacji wojskowych.
Niemniej jednak rozmieszczenie rojów autonomicznych platform powietrznych, naziemnych, nawodnych i podwodnych zmusza wojsko do stawienia czoła zniechęcającym wyzwaniom związanym z utrzymaniem i finansowaniem tej technologii, pomimo jej stosunkowo niedawnego wprowadzenia.
Na przykład, według sekretarza obrony Gavina Williamsona, który rok temu przemawiał w Królewskim Instytucie Badań Obronnych, brytyjskiemu Departamentowi Funduszu Transformacji Obronnej „otrzymano zadanie opracowania eskadr roju połączonych w sieć dronów zdolnych do dezorientacji i oszałamiającej obrony przeciwlotniczej wroga. Mamy nadzieję, że technologia będzie gotowa do wdrożenia do końca tego roku.”
Wysocy rangą urzędnicy z Dowództwa Operacji Specjalnych USA zasadniczo zgadzają się z tym stanowiskiem. "Całość systemów bezzałogowych pracujących we wspólnej misji pozostaje integralną częścią planu działania Dowództwa dla jego obiecującej koncepcji" Zastosowań specjalnych w sytuacjach specjalnych " - powiedział kierownik programów dla urządzeń typu samolotowego.
Jego komentarz jest spójny z komentarzami Dowództwa, które mówiły o tym, jak technologia roju może wspierać „świadomość informacji taktycznej” sił specjalnych w sytuacji bojowej. Koncepcja dowództwa, NGIA (ang. Next Generation Information Awareness), integruje „zdalne czujniki biometryczne i techniczne, zaawansowaną architekturę danych i analitykę w celu uzupełnienia tradycyjnego gromadzenia danych wywiadowczych na wrogim terytorium”.
Rzecznik dowództwa wyjaśnił różne zasady użycia bojowego, w tym sposób, w jaki roje dronów pionowego startu i lądowania mogą wspierać koncepcję NGIA. Wśród innych rozważanych zasad bojowego wykorzystania nowej technologii jest rozmieszczenie bezzałogowych statków powietrznych z zaawansowanej pozycji do prowadzenia rozpoznania wizualnego, dźwiękowego i elektromagnetycznego, a tym samym nie narażania na niebezpieczeństwo sił specjalnych, na których szkolenie wydano dużo pieniędzy.
Mówił także o pragnieniu Dowództwa stworzenia konsorcjum „najlepszych partnerów przemysłowych”, zdolnych do opracowania rozwiązania dla roju UAV i wprowadzenia go w życie w ciągu najbliższych sześciu lat.
Ciągła aktywność
Jakiekolwiek operacyjne wykorzystanie rozwiązań roju może rozpocząć się przed wdrożeniem koncepcji NGIA. Amerykańskie agencje rządowe już wdrażają różne programy mające na celu wykorzystanie ściśle powiązanych technologii.
Programy takie jak OFFSET (Offensive Swarm-Enabled Tactics) agencji DARPA Defense Advanced Research Projects Agency, TOBS (Tactical Offboard Sensing) US Air Force i LOCUST (Low-Cost UAV Swarming Technology - niedroga technologia roju UAV) US Navy.
Koncepcja TOBS opiera się na samolocie wsparcia ogniowego AC-130J Ghostrider, który jest w stanie wystrzelić jednocześnie kilka dronów wyrzutni rurowych Area-I ALTIUS (Air-Launched, Tube-Integrated Unmanned System) w celu dostarczenia samolotowi nośnemu informacji o potencjale cele.
Siły Powietrzne USA nie były w stanie podać szczegółów na temat programu TOBS, ale źródła branżowe podały, że drony ALTIUS są wyposażone w kamery termowizyjne i optoelektroniczne oraz łącze danych, które zapewnia wskazówki do kompleksu uzbrojenia Ghostrider. Koncepcja TOBS pozwala Ghostriderowi na atakowanie celów w najtrudniejszych warunkach pogodowych.
Projekt LOCUST Sił Powietrznych USA skupia się na współpracy do 30 dronów Coyote w celu wsparcia misji wywiadowczych, obserwacyjnych, celowania i rozpoznania. MIT Perdix UAV jest również rozważany jako alternatywna platforma dla programu LOCUST.
Ostatnia demonstracja DARPA w ramach projektu OFFSET odbyła się w czerwcu 2019 roku. Oczekuje się, że koncepcja OFFSET zapewni wspólne działanie do 250 UAV oraz integrację automatycznych pojazdów naziemnych (AHA) w jedną sieć.
Czerwcowa demonstracja w Fort Benning, druga z sześciu planowanych, ilustruje koncepcję sieci dronów i pojazdów naziemnych wykonujących misje rozpoznawcze w społecznościach o wysokich pionowych konstrukcjach, wąskich uliczkach i płytkich kątach widzenia. Według DARPA, Lockheed Martin i Charles River Analytics w ramach programu OFFSET mieli za zadanie „zaprojektować system roju w postaci realistycznej aplikacji do gry osadzonej w fizycznych platformach autonomicznych”.
Działanie to ma również na celu zdefiniowanie „adaptacyjnego, złożonego, zbiorowego zachowania w celu poprawy wymiany informacji, podejmowania decyzji i interakcji z otoczeniem, tak aby UAV mogły bezproblemowo współdziałać, wpływać na siebie nawzajem i wyciągać prawidłowe logiczne wnioski”.
Tymczasem trzecia faza rozwoju została zakończona pod koniec 2019 roku, jak poinformował Dynetics, generalny wykonawca projektu Gremlins. Celem projektu jest wystrzelenie z samolotu transportowego C-130 i powrót do niego „stada” samolotów Gremlin. Program Gremlins, którego koncepcję opracowało Biuro DARPA, przewiduje wykorzystanie dronów wielokrotnego użytku, zdolnych do wykonywania rozproszonych operacji powietrznych w złożonym środowisku bojowym.
Dynetics powiedział w oświadczeniu, że „drony Gremlin są wystrzeliwane z istniejących samolotów poza zasięgiem obrony powietrznej wroga. Po zakończeniu misji samolot C-130 zabiera drony Gremlin z powrotem na pokład i transportuje je do bazy, gdzie szybko odzyskują siły i zostają odesłane do lotu.”
W programie uczestniczą Sierra Nevada Corporation, Airborne Systems, Applied Systems Engineering, Kutta Technologies, Moog, Systima Technologies, Williams International i Kratos Unmanned Aerial Systems.
Rozwiązania technologiczne
Według dyrektora firmy Kratosa Steve'a Fendleya w przyszłości w roje będą mogły brać udział setki, jeśli nie tysiące dronów.
Fendley opowiedział, w jaki sposób roje UAV w przyszłości będą mogły wchodzić w interakcje z celem wykonywania nieograniczonej liczby misji uderzeniowych i obronnych poprzez niezależne podejmowanie decyzji na „poziomie masowym”.
„Niezawodność wzrasta wykładniczo, jeśli masz dużą liczbę pojazdów wykonujących określone zadanie” – wyjaśnił Fendley, zauważając, że utrata jednego lub więcej UAV w dużym roju systemów nie wpłynie negatywnie na misję.
„Sam rój i jego zdolności decyzyjne nie są powiązane z żadnym konkretnym samolotem, więc możesz stracić jednego lub więcej dronów i nadal nie stracić możliwości wykonania zadania. Jest to szczególnie ważne podczas gry z niemal równymi przeciwnikami, gdzie liczy się ilość.”
Fendley zwrócił również uwagę na fakt, że roje UAV można łączyć w sieć za pośrednictwem łączności satelitarnej, co pozwala samolotom, w razie potrzeby, na wymianę danych poza zasięgiem wzroku.
„W powietrzu te urządzenia do różnych celów wymieniają ze sobą wszystkie dostępne informacje, to znaczy każde z nich posiada więcej informacji, niż mogłoby mieć, gdyby leciało samodzielnie. W konsekwencji możliwości każdego pojedynczego elementu w roju są znacznie zwiększone.”
Ale jednocześnie potencjał roju UAV nie został jeszcze w pełni wykorzystany, pomimo obecności „setek” programów technologicznych w Stanach Zjednoczonych i innych krajach.
Wykorzystanie sztucznej inteligencji (AI) i uczenia maszynowego w procesach podejmowania decyzji przez drony oraz zapewnienie dystrybucji i modyfikacji pętli decyzyjnych poznawczych to obszary, które wciąż wymagają dokładnego zbadania. Według Fendleya „badania w tych obszarach są obecnie niezwykle poszukiwane”, ale większość wyświetlaczy roju nadal musi w pełni zintegrować i zoptymalizować oprogramowanie AI. Prezentacja rojów UAV jest dziś bardziej oparta na logice niż na sztucznej inteligencji.”
W maju zeszłego roku, w ramach swojego roju, Kratos ogłosił strategiczne partnerstwo z producentem dronów Aerovironment. Współpraca ta ma na celu opracowanie koncepcji „Zintegrowanych zdolności wysoce skutecznych taktycznych UAV i pocisków taktycznych”. Przewiduje on rozmieszczenie wyrzutni rakiet taktycznych Switchblade firmy Aerovironment za pośrednictwem szybkich i większych pojazdów bezzałogowych, w tym drona MQM-178 Firejet firmy Kratos. Trzymetrowy lotniskowiec Firejet, pierwotnie stworzony jako wszechstronny trenażer zrzucania broni, jest miniaturową kopią celu lotniczego BQM-167A Subscale, który jest dostarczany przez Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych.
Inne drony bojowe Kratosa to także UTAP-22 Mako i XQ-58A Valkyrie.
Opracowany w 2015 roku odrzutowiec Mako o długości 6,13 metrów jest w stanie dostarczać na miejsce roje UAV i koordynować ich działania, dostosowywać zadania i przesyłać informacje do naziemnej stacji kontroli. 23 stycznia 2020 r. na poligonie Yuma odbył się czwarty udany lot bezzałogowego statku powietrznego XQ-58A. Testy zostały przeprowadzone w ramach programu Laboratorium Badawczego Sił Powietrznych USA na niedrogi demonstrator technologii z możliwościami LCASD (Low Cost Attritable Strike Demonstrator).
Podczas testów samolot wielozadaniowy XQ-58A i niezależny od pasa startowego wykonał wszystkie swoje zadania, w tym lot na dużych wysokościach i zbieranie danych w warunkach rzeczywistych. Fendley powiedział, że pierwsze loty pojazdów nośnych z BSP Switchblade powinny odbyć się na początku 2020 roku.
Taka kombinacja może znacznie zwiększyć wydajność operacyjną odrzutowca Switchblade, który podczas pracy w trybie pojedynczym ma maksymalny zasięg 20 km. „W połączeniu z pojazdem startowym zasięg Switchblade zwiększy się o dodatkowe 270 km, jeśli chcesz zwrócić pojazd, i 540 km na misję w jednym kierunku” – powiedział Fendley, zauważając, że każdy Firejet będzie w stanie unieść do czterech Switchblades. „Tradycyjne roje są łatwiejsze do wdrożenia przy użyciu małych systemów, a wraz z Firejet zamierzamy przejść w kierunku koncepcji roju”.
Możliwości roju
Kratos uczestniczy również w programie Gremlins DARPA, który może stanowić podstawę dla dziesiątek koncepcji typu roju, w tym „rozmieszczenia z powietrza i dużego ponownego wejścia bezzałogowych statków powietrznych”.
Pod koniec 2019 roku Kratos i DARPA przeprowadziły pierwszy nieujawniony jeszcze lot z samolotu C-130, który jest rozwiązaniem pośrednim między pojazdami Firejet i 167A. Ten nieoznakowany lotniskowiec ma składane skrzydła, dzięki czemu można go przewozić w luku bagażowym samolotu C-130.
Po wykonaniu zadania powrót przewoźników do ładowni odbywa się w technologii przypominającej tankowanie w powietrzu. Dzięki temu samolot C-130 może „dokować” do lotniskowca, aby przywrócić go do przedziału i przenieść do stojaka w celu przechowywania w celu ponownego użycia.
Kratos opracowuje również technologię Wolf Cancer do operacji roju UAV. W ramach koncepcji Wolf Pak badana jest technologia komunikacyjna, która umożliwi połączenie wielu systemów lotniczych w sieć o wysokiej częstotliwości, a tym samym poprawi jakość wymiany danych.
Technologia Wolf Pak pozwala również rojom na adaptację i rekonfigurację w sposób zdecentralizowany, dzięki czemu roje dronów mogą latać w określonej z góry odległości od siebie. To oprogramowanie jest rozwijane na prośbę nieujawnionego klienta armii amerykańskiej. Nie podano żadnych dalszych szczegółów, chociaż eksperci branżowi sugerują, że można go wykorzystać do spełnienia szeregu wymagań operacyjnych, od wywiadu po namierzanie.
Oprogramowanie Wolf Pak, obecnie oceniane przez klientów, działa na łączach UWB, które redukują sygnaturę elektromagnetyczną UAV podczas korzystania z pojedynczej stacji kontrolnej.
Kratos powiedział, że rozwiązanie Wolf Pak wyznacza „lidera”, który zdalnie lub autonomicznie kontroluje resztę roju. System jest również zbędny, na działanie roju nie ma wpływu wyłączenie lub uszkodzenie oddzielnego drona. Każdy UAV pracuje w roju na własnym zintegrowanym oprogramowaniu, co pozwala uniknąć konfliktów z dronami i innymi przeszkodami.
Według Kratosa, dziś oprogramowanie Wolf Pak jest w stanie kontrolować do 10 bezzałogowców w jednym roju. Samoloty mogą również odłączać się od sieci dla poszczególnych operacji, po czym mogą ponownie połączyć się z rojem. Fendley powiedział:
„Wolf Pak umożliwia szybką integrację zespołów UAV do współpracy, chociaż nie obejmuje AI ani funkcji decyzyjnych. Nie używamy dzisiaj Wolf Pak, jednak stworzono prototypowy system, aby zrozumieć, jak ta koncepcja może działać. Program nie zawiera szyfrowanego kanału komunikacyjnego, ale w dzisiejszych czasach potrzebny jest bezpieczny system do prowadzenia obserwacji w sytuacji bojowej.”
Kratos wykorzystuje nienazwany jeszcze system autonomiczny do obsługi obecnych programów demonstracyjnych i zapewnienia wspólnego interfejsu z rojem UAV, który można dostosować do integracji określonych typów samolotów. Zawiera łącze danych do zdalnego sterowania i monitorowania; dodatkowy kanał komunikacji między pojazdami lecącymi w bliskiej odległości; Oprogramowanie autopilota zapewniające „podstawową” wydajność lotu; a także komputer docelowy do podejmowania decyzji na wyższym poziomie. Technologia obejmuje również oprogramowanie AI opracowane przez Kratos i innych nienazwanych partnerów z sektora cywilnego.
„Naszą intencją jest posiadanie otwartych interfejsów i różnych podejść, które dostosowują się do każdej części sprzętu/oprogramowania. Kratos chce dostosować się do nich wszystkich i wprowadzić inne rozwiązania do naszych dronów. Autonomię można osadzić w podstawowych systemach z interfejsami, które pozwalają nam na interakcję i koordynację z podsystemami autonomicznymi i AI innych programistów”, - zauważył Fendley.
Tymczasem europejski producent rakiet MBDA zaprezentował kilka koncepcji i systemów wspierających operacje roju UAV na pokazach lotniczych w Paryżu latem 2019 roku.
Dostawa roju
Przedstawiciel firmy MBDA poinformował, że trwają aktywne prace nad rozwojem własnej koncepcji Future Air System i jej komponentu - możliwości roju. W szczególności obejmuje dostawę roju UAV przez tzw. Remote Carrier, które będą „kompaktowe i dyskretne” i będą mogły współpracować z innymi platformami i uzbrojeniem.
„Ponieważ zagrożenia ewoluują, a strategie zaprzeczania stają się coraz bardziej wyrafinowane, konieczne będzie stworzenie lokalnej i tymczasowej przewagi powietrznej” – podała firma w oświadczeniu. „W tych błyskawicznych operacjach sieciowe elementy wykonawcze zajmą znaczną część chmury bitewnej, wymieniając informacje taktyczne i współrzędne celów w czasie rzeczywistym z platformami i innymi węzłami sieci, aby osiągnąć pożądany efekt”.
MBDA nazywa swoje zdalne wyrzutnie, wystrzeliwane z samolotów bojowych i transportowych oraz okrętów nawodnych, „towarzyszącymi im przedłużeniami platform i uzbrojenia”.
Według przedstawiciela firmy, projekt „remote media” obejmuje sieciowe czujniki podczerwieni i częstotliwości radiowej z funkcją fuzji danych i automatycznej identyfikacji celów w trudnych warunkach; funkcje wykrywania zagrożeń; oraz rozwój zaawansowanych narzędzi planowania i narzędzi podejmowania decyzji.
Konkretne systemy badane przez MBDA mają możliwości taktycznego uderzenia z „kompaktową, sieciową bronią rozmieszczoną poza zasięgiem broni, zdolną do bardzo dokładnego uderzenia i dezorganizacji obrony wroga poprzez zachowanie grupowe i rojowe”.
Polska firma WB Electronics również bada możliwości roju dla swoich dronów i amunicji krążącej (BB). Firma mówiła o przyszłych planach na autonomiczne platformy działające w konfiguracjach roju. Według dyrektora WB Electronics Martina Masievskiego, przyszły sukces operacyjny tych autonomicznych technologii będzie oparty na funkcjonalności, jaką mogą one zapewnić wojsku.
Na przykład jest to zdolność BB i UAV do latania w przypadku braku sygnału GPS i wymiany wiadomości z innymi załogowymi i bezzałogowymi statkami powietrznymi podczas misji roju.
Masievski powiedział, że WB Electronics opracowuje technologie roju na potrzeby wojska dla niezamieszkanych systemów, zwłaszcza w przypadku wspierania operacji w warunkach bojowych, ale nie był w stanie podać bardziej szczegółowych informacji. Zauważył, że WB Electronics pracuje nad połączeniem w sieć do sześciu amunicji krążącej Warmate LM, chociaż projekt ten znajduje się na wczesnym etapie rozwoju. Wyraził również swoją wizję możliwości roju LM, który przewiduje użycie do 20 dronów połączonych w jedną sieć do rozpoznania i zbierania informacji.
Większość dzisiejszych technologii roju jest opracowywana dla przestrzeni powietrznej. Jednak długoterminowe mapy drogowe można uzupełnić podobnymi możliwościami dla pojazdów naziemnych i naziemnych.
„Te możliwości nie są jeszcze dobrze rozwinięte. Jednak decyzje biznesowe koncentrują się teraz na samolotach”- powiedział Masievski. „Ale wraz z rozwojem technologii, wzrostem poziomu autonomii i pojawieniem się sztucznej inteligencji wspierającej operacje w przestrzeni trójwymiarowej, możliwe stanie się przeniesienie ich na sferę powierzchniową lub naziemną”.
„Ale potencjał jest niewiarygodnie duży, zwłaszcza gdy technologia AI rozwija się i staje się bardziej praktyczna. W przyszłości będziemy mogli zobaczyć niesamowite rzeczy, na przykład rój dronów zachowujących się jak stado ptaków. Potencjał tych możliwości jest ogromny.”
Oprócz możliwości wypuszczania i zwracania stad pojazdów autonomicznych, użytkownicy powinni mieć również możliwość zdalnego sterowania dużą liczbą dronów, robotów naziemnych czy pojazdów naziemnych.
Operatorzy muszą być wyposażeni w oprogramowanie do kontroli naziemnej nowej generacji i urządzenia użytkownika końcowego, aby optymalnie manipulować rojami, jednocześnie zmniejszając obciążenie poznawcze personelu. Warto zwrócić uwagę na firmę Pison, która rozwija technologię sterowania gestami w interesie amerykańskiego MTR. Umożliwia operatorom sterowanie pracą UAV za pomocą gestów dłoni za pomocą urządzenia noszonego na nadgarstku. Według firmy kolejny etap demonstracji zaplanowano na czerwiec 2020 r.
