Zagrożenie stwarzane przez nisko latające drony o małej prędkości staje się rzeczywistością w scenariuszach walki i bezpieczeństwa narodowego
Ponieważ zagrożenie to staje się coraz poważniejsze, NATO przeprowadziło ostatnio kilka badań na ten temat. W poprzednich latach ukazały się dwa opracowania pod kodami SG-170 i SG-188, a w 2017 roku Industrial Advisory Group przeprowadziła najnowsze do tej pory badanie i opublikowała je pod nazwą SG-200 „Badanie niskiego, wolnego i małego zagrożenia” Efektory.” (Badanie środków wykonawczych wroga o małej prędkości, nisko latających i niewielkich rozmiarach). We wszystkich tych raportach naukowcy doszli do głównego wniosku, że żaden pojedynczy typ czujnika nie jest w stanie zapewnić wystarczających możliwości śledzenia i identyfikacji, aby zapewnić niezawodną i skuteczną ochronę przed zagrożeniem ze strony nisko latających, wolnobieżnych i małych dronów. (UAV-HNM). Należy pamiętać, że możliwości rojowe pojazdów bezzałogowych są już bardzo bliskie, po czym walka z nimi stanie się znacznie bardziej skomplikowana.
Nowy rynek na horyzoncie
Liczba firm działających na rynku systemów antydronowych stale rośnie. MarketForecast.com opublikował niedawno raport analityczny „Global Counter UAV (C-UAV) Systems Market Forecast to 2026”, który przewiduje dwa scenariusze, jeden bez znaczących wydarzeń, a drugi z udanym atakiem UAV. W pierwszym przypadku rynek komercyjny powinien wzrosnąć ze 123 do 273 mln USD przy skumulowanej rocznej stopie wzrostu wynoszącej 10,5%, podczas gdy rynek militarny powinien wzrosnąć z 379 USD do 1223 mln USD przy złożonej rocznej stopie wzrostu wynoszącej 15,8%. W przypadku ataku UAV szczyt zakupów nastąpi w pierwszych latach, a potem nastąpi pewien spadek. W każdym razie dane dla obu scenariuszy pokazują znaczne zyski rynkowe.
Jak wspomniano, jeden czujnik nie jest w stanie poradzić sobie z zagrożeniem HNM-UAV. Dlatego konieczne jest stosowanie różnych typów, z reguły są to stacje radarowe, odbiorniki radiowe, czujniki akustyczne i optyczne. Neutralizacja zagrożeń może przybierać różne formy. Pierwsza to porażka funkcjonalna z użyciem celowych zagłuszających, dezorientujących stacji zagłuszających, które nadają dronowi błędny kierunek operującemu na sygnale GPS lub przechwytują jego sterowanie. Drugi to bezpośrednie uszkodzenia za pomocą laserów, mikrofal o wysokiej energii, barier fizycznych, a nawet różnego rodzaju elementów stałych.
Do gotowych systemów
Pomijając systemy zaprojektowane do neutralizacji taktycznych i większych dronów, które już można uznać za część systemu obrony powietrznej bardzo krótkiego zasięgu, skupimy się na systemach zaprojektowanych do zwalczania bezzałogowych statków powietrznych niższego poziomu (często gotowych systemów komercyjnych) gwarantujące ich neutralizację na krótkich i średnich dystansach. Według źródeł branżowych średni zasięg wykrywania celów typu NNM-UAV dla nowoczesnych radarów wynosi 8 km, zasięg śledzenia 5 km, natomiast systemy optoelektroniczne mają zasięg wykrywania 8 km i zasięg śledzenia 4 km.
Jeśli chodzi o siłowniki, to systemy o częstotliwości radiowej potrafią wykryć drona w odległości 8 km, zakłócić jego pracę w odległości 2,5 km i skutecznie zagłuszać w odległości około 2 km, natomiast lasery i impulsy elektromagnetyczne mogą być użyte w odległości 1,5 km. Upraszczając i biorąc pod uwagę, że systemy te mogą być wykorzystywane zarówno w operacjach wojskowych, jak i w scenariuszach bezpieczeństwa, możemy podzielić systemy antydronowe na systemy średniego i krótkiego zasięgu. Te pierwsze z reguły są stacjonarne lub montowane na pojazdach i zapewniają „bezpieczną kopułę” na wyżej wymienionych zakresach. Systemy bliskiego zasięgu zazwyczaj występują w postaci „działek o częstotliwości radiowej”, które można wykorzystać do obrony obiektu, a ich skuteczność w zapobieganiu uszkodzeniom zależy od rodzaju ładunku przewożonego przez sam dron.
Zacznijmy od systemów średniego zasięgu, choć w niektórych przypadkach trudno jest zaklasyfikować konkretny system, ponieważ deweloper oferuje na jego podstawie wiele różnych opcji o różnych charakterystykach. Jedną z takich firm jest z pewnością francuska firma Thales, która oferuje różnorodne modułowe i skalowalne rozwiązania, jednocześnie w pełni wykorzystując swoje możliwości integracyjne.
Porozmawiajmy o AUDS
Jeśli mówimy o obecnych systemach, to przede wszystkim warto zacząć od systemu AUDS (Anti-UAV Defense Solution), opracowanego przez trzy brytyjskie firmy, które połączyły swoje doświadczenie w jednym kompleksowym rozwiązaniu.
Radar CW Doppler z modulacją częstotliwości działa w trybie skanowania elektronicznego i zapewnia pokrycie azymutu 180° i elewacji 10° lub 20°, w zależności od konfiguracji. Działa w paśmie Ku i ma maksymalny zasięg działania 8 km, może wyznaczyć efektywny obszar rozpraszania (ESR) do 0,01 m2. System może jednocześnie przechwytywać kilka celów do śledzenia.
System nadzoru i wyszukiwania Chess Dynamics Hawkeye jest zainstalowany w tej samej jednostce z zakłócaczem RF i składa się z kamery optoelektronicznej o wysokiej rozdzielczości oraz chłodzonej kamery termowizyjnej średniofalowej. Pierwszy ma horyzontalne pole widzenia od 0,22° do 58°, a kamerę termowizyjną od 0,6° do 36°. System wykorzystuje cyfrowe urządzenie śledzące Vision4ce, które zapewnia ciągłe śledzenie w azymucie. System jest zdolny do ciągłego panoramowania w azymucie i przechylania od -20 ° do + 60 ° z prędkością 30 ° na sekundę, śledząc cele w odległości około 4 km.
ECS Multiband RF Silencer posiada trzy zintegrowane anteny kierunkowe, które tworzą wiązkę 20°. Firma zdobyła duże doświadczenie w opracowywaniu technologii przeciwdziałania improwizowanym urządzeniom wybuchowym. Przedstawiciel firmy powiedział o tym, zauważając, że kilka jej systemów zostało rozmieszczonych przez siły koalicji w Iraku i Afganistanie. Dodał, że ECS zna podatności kanałów transmisji danych i wie, jak z nich korzystać.
Sercem systemu AUDS jest stanowisko operatora, za pomocą którego można sterować wszystkimi elementami systemu. Zawiera wyświetlacz śledzenia, główny ekran sterowania i wyświetlacz do oglądania filmów.
W celu poszerzenia obszaru obserwacji, systemy te można połączyć w sieć, czy to kilka pełnoprawnych systemów AUDS, czy sieć radarów podłączonych do jednej jednostki „systemu inwigilacji i wyszukiwania / zagłuszania”. Również system AUDS może potencjalnie być częścią większego systemu obrony powietrznej, choć firmy nie zamierzają jeszcze rozwijać tego kierunku.
AUDS jest dostępny w trzech konfiguracjach: przenośna platforma dachowa, wytrzymały system masztowy do wysuniętych baz operacyjnych lub obozów tymczasowych oraz stały system do ochrony granic i infrastruktury krytycznej. AUDS może być również instalowany w pojazdach i jest zoptymalizowany i utwardzony do stosowania w ciężarówkach wojskowych lub pojazdach użytkowych. System został wdrożony do jednostek US Army w 2016 roku, a najwyższy poziom gotowości technologicznej osiągnął w styczniu 2017 roku.
Niemiecka firma Rheinmetall podchodzi do problemu zwalczania dronów z nieco innej pozycji, ponieważ bierze pod uwagę głównie bardziej zaawansowane zagrożenia, na przykład zaawansowane drony, które potrafią uniknąć wykrycia drogą radiową, aby zwalczać które z tych naziemnych samolotów potrzebny jest system obronny gwarantujący ich wykrywanie i neutralizację. Dlatego Rheinmetall wykorzystuje szeroką gamę systemów ze swojego bogatego portfolio jako rozwiązania przeciw celom. Firma zdobyła już dwa duże kontrakty na rodzinę systemów Radshield do ochrony więzień w Szwajcarii i Niemczech, które mogą obejmować różne moduły, które można dostosować do wymagań klienta.
Wśród nich znajdziemy zestaw do nadzoru optoelektronicznego UIMIT (Universal Multispectral Information and Tracking), w skład którego wchodzi 12 kamer telewizyjnych i 8 czujników podczerwieni, obejmujących sektor 360° i stabilizowany w trzech osiach. Zestaw można uzupełnić o chłodzony podczerwienią czujnik wyszukiwania i śledzenia FAST z widokiem 360° i częstotliwością odświeżania 5 klatek na sekundę, a także radary z AFAR Oerlikon MMR (Multi Mission Radar) o polu widzenia w azymucie 90 ° i w elewacji 80 °. Podejmowanie decyzji odbywa się przy udziale kompleksu oprogramowania kontroli operacyjnej SC2PS (Sensor Command & Control Software), który jest dostępny dla różnych szczebli dowodzenia, od osobistego do krajowego.
Rheinmetall oferuje również systemy wykonawcze, począwszy od obrotowych lub podwójnych działek 35 mm zdolnych do strzelania amunicją powietrzną AHEAD (rozważa się możliwość opracowania jednostrzałowej armaty 30 mm AHEAD), a skończywszy na laserze HEL (High Energy Laser) systemy, które osiągnęły obecnie 6 poziom gotowości technologicznej (demonstracja technologii). Jeden poziom niżej (etap rozwoju technologii) to samolot przechwytujący wielokrotnego użytku Sentinel opracowany przez szwajcarską firmę Skysec. Sentinel ma długość 700 mm, rozpiętość skrzydeł 300 mm i waży 1,8 kg. Na dziobie zamontowana jest głowica samonaprowadzająca, a za nią silnik elektryczny, który napędza śmigło dziobowe, co pozwala na osiągnięcie prędkości 230 km/h; zasięg urządzenia wynosi do 4 km. Urządzenie Sentinel jest wystrzeliwane z załadowanymi przybliżonymi trójwymiarowymi współrzędnymi pożądanego drona, zbliżając się do niego wyrzuca sieć, chwytając wrogiego drona, po czym jeniec zrzuca się na ziemię za pomocą spadochronu; w konsekwencji obrażenia pośrednie zostają zredukowane do zera.
Więcej niemieckich rozwiązań
Rheinmetall oferuje również inne systemy wykonawcze. Na przykład system HPM (High Power Microwave), który służy również do neutralizacji improwizowanych urządzeń wybuchowych (IED), a także 9-mm działo wielolufowe o szybkostrzelności 1500 strzałów na minutę, zdolne do strzelania seria 30 rund; Co więcej, każdy pocisk generuje chmurę plastikowych pocisków, które po upuszczeniu na ziemię mają minimalną energię szczątkową poniżej 0,1 J/mm2. Oprócz zastosowań wojskowych Rheinmetall wraz z austriacką firmą Frequentis, specjalizującą się w systemach łączności i informacji, oferuje swoje systemy do ochrony lotnisk.
Niemiecka firma Hensoldt, wydzielona w 2017 roku z branży elektroniki obronnej europejskiego giganta Airbus, opracowała system Xpeller, który składa się z własnych bloków funkcjonalnych. W skład systemu wchodzi radar Spexer 500 X-band z azymutem 120° i sektorem elewacji 30° i typowym zasięgiem detekcji 4 km, moduł NightOwl ZM-ER z kamerą kolorową i kamerą termowizyjną 3-5 μm oraz wyposażony z antenami dookólnymi lub kierunkowymi urządzenie zagłuszające o mocy znamionowej od 10 do 400 W, pracujące w zakresie 20-6000 MHz.
W maju 2017 r., aby jeszcze bardziej zwiększyć możliwości wykrywania Xpellera, firma podpisała umowę z norweską firmą Squarehead Technology na integrację czujnika akustycznego Discovair. System ten, oparty na tablicy 128 mikrofonów akustycznych, posiada również procesor sygnału.
Kolejne niemieckie rozwiązanie o nazwie Guardion łączy w sobie komponenty trzech różnych firm. Komponent sterujący Taranis firmy ESG, łącząc i analizując wszystkie dane z czujników, wizualizuje zbliżającego się drona i monitoruje sytuację. Firma Rhode & Schwarz dostarczyła system detekcji Ardronis RF, który wykrywa zdalne kanały radiowe dronów komercyjnych. Do systemu można dodać odbiornik sygnału radarowego, transoptor i czujniki akustyczne. Ardronis działa również jako siłownik, ponieważ może zakłócić działanie kanałów radiowych, a także systemu nawigacji satelitarnej, natomiast podsystem R&S Wi-Fi Disconnect umożliwia wykrycie i zakłócenie sygnału Wi-Fi wykorzystywanego do sterowania dronem.
Diehl Defense dostarczyło komponent bezpośredniego zaangażowania HPEM. Ten skalowalny system jest w stanie wypalić elektronikę drona dzięki impulsowi elektromagnetycznemu z zasięgu kilkuset metrów, a także jest zdolny do zwalczania ataków roju. Jedynym znanym zastosowaniem systemu Guardion jest jego wdrożenie na szczycie G20 w lipcu 2017 r. w Hamburgu, ponieważ ESG otrzymało zadanie ochrony miejsc tego szczytu od Federalnego Urzędu Kryminalnego.
Deweloperzy z Włoch, Izraela i Turcji
Włoska firma Leonardo opracowała kompleks Falcon Shield, który łączy w sobie radar np. Lyra 10, zestaw optoelektroniczny np. Nerio-ULR oraz elektroniczne moduły zagłuszające do neutralizacji niechcianych dronów. Ze swojej strony firma IDS (Ingegneria Dei Sistemi) opracowała zintegrowany system Black Knight oparty na radarze dopplerowskim, systemie optoelektronicznym średniego zasięgu z kamerami telewizyjnymi i na podczerwień oraz zagłuszaczami wielopasmowymi. System można rozbudować o kolejne czujniki, np. trójpasmowe dalmierze. Elettronica opracowała system Adrian, zdolny do wykrywania wychodzących i opadających sygnałów od operatorów statków powietrznych i naziemnych, klasyfikowania, identyfikowania i określania ich współrzędnych dzięki rozbudowanej bibliotece, którą użytkownik może stale uzupełniać, a także zakłócania zagrożeń za pomocą inteligentnych algorytmów zagłuszania. Oba systemy zostały przetestowane w terenie w 2017 roku. IDS i Elettronica współpracują obecnie z Leonardo, aby zaspokoić potrzeby włoskich sił powietrznych, opracowując zintegrowany system, którego informacje są nadal utajnione.
Turecka firma Aselsan opracowała dwa systemy: zainstalowane na maszynach Gergedan-UAV oraz stacjonarne Ihtar. Pierwszy to programowalny system zagłuszania z ponad 100 różnymi wzorcami zagłuszania. Widmo RF jest specyficzne dla klienta, standardowa antena jest dookólna, ale anteny kierunkowe są opcjonalne. W systemie Gergedan-UAV ważącym 65 kg moc wyjściowa RF jest mniejsza niż 650 W, a żywotność baterii wynosi jedną godzinę.
W systemie stacjonarnym Ihtar jako element uruchamiający wykorzystywany jest system Gergedan, do którego dodano radar w paśmie Ku Asag, zdolny do wykrywania mini-UAV w sektorze ponad 360 ° w odległości 5 km; dostępne jest również skanowanie sektorów. Dodatkowo można dodać jednostkę optoelektroniczną, zwykle montowaną na stabilizowanej platformie HSY, na której można również zainstalować sam radar Asag. Oba systemy zostały sprzedane do kilku krajów na Bliskim Wschodzie, a pod koniec 2017 roku system Ihtar został zainstalowany do ochrony obiektu w Indonezji. Na rynku lokalnym system Gergedan-BSP został zainstalowany na wielu pojazdach VIP, a Ihtar na kilku bazach wojskowych.
Pod koniec 2017 r. izraelski rząd powołał w Siłach Powietrznych narodową grupę zadaniową, która zajmuje się bezpieczeństwem i zwalczaniem dronów. Jednak krajowy przemysł już oferuje wiele rozwiązań w tym zakresie. Rafael opracował montowany na statywie system Drone Dome, który łączy czujniki różnych firm z siłownikami i elementami sterującymi Rafael. Detekcję zapewnia wielozadaniowy hemisferyczny radar Rada Rada RPS-42, który jest w stanie wykryć obiekt o RCS 0,002 m2 w odległości 3,5 km, w połączeniu z systemem wywiadu radiowego NetSense COMINT firmy Netline, pracującym w zasięgu od 20 MHz do 6 GHz, który wykrywa sygnały jeszcze przed startem drona, zapewniając azymut dzięki antenom o polu widzenia 60 stopni.
Za identyfikację odpowiada jednostka optoelektroniczna Controp MEOS, w skład której wchodzi dzienna kamera CCD z powiększeniem x50 oraz kamera termowizyjna trzeciej generacji. Zautomatyzowany system sterowania Rafaela integruje wszystkie czujniki, a jego algorytmy dostarczają wszystkich niezbędnych informacji operatorowi, który może zneutralizować zbliżający się obiekt za pomocą systemu zagłuszania Netline C-Guard, działającego na pięciu kanałach w zakresie od 433 MHz do 5,6 GHz. W tej konfiguracji system ma trafić do sprzedaży w połowie 2018 roku.
