Беспилотник с невидимым лучом смерти

2021 год, США, штат Аризона, испытательный полигон Юма - в небо взмывает беспилотная авиационная система Coyote Block 3, произведённая военно-промышленной компанией Raytheon Missiles & Defense подразделения Raytheon Technologies, и побеждает рой из 10 дронов различного размера и сложности, манёвренности и дальности, не произведя ни единого физического выстрела. Что это? Новая эпоха ведения войны, где главное оружие - электронные и направленные энергетические системы или технологический блеф?

Со скоростью света: бесшумное и невидимое

Новые угрозы, такие как рои беспилотных летательных аппаратов, требуют поиска современных решений. Следуя этому постулату, 7 января 2021 года министерство обороны США выпустило стратегический документ по «Противодействию малым беспилотным авиационным системам» (C-sUAS). Главный вывод 38-страничного документа - оперативно содействовать разработке и внедрению эффективных решений C-sUAS, среди которых рассматриваются системы вооружения, действующие на новых физических принципах.

Этот документ Пентагона в одночасье стал конкурсным плацдармом для крупнейших компаний американского военно-промышленного комплекса. Спустя полгода в когорту участников влилась компания Raytheon, входящая в «большую тройку» крупнейших подрядчиков американского ВПК. Она представила беспилотную авиационную систему Coyote loitering, Block 3, как выразился вице-президент Land Warfare & Air Defense в Raytheon Missiles & Defense Том Лалиберти, «с некинетическим вариантом… многоразового актива», сумевшим поразить рой дронов.

Вместо того, чтобы использовать кинетическое оружие по типу контактных снарядов, таких как пули или ракеты, разработчики Raytheon Technologies, исходя из пресс-релиза, размещённого на официальном сайте компании, решили использовать новые физические принципы (ОНФП) и применили в своём БПЛА системы некинетического характера.

Представьте картину: летит дрон, а потом падает без видимых на то причин. Все подумают о банальном разряде аккумулятора или потере сигнала из-за дальности расстояния, то есть о факторах, напрямую относящихся к летательному аппарату, где вероятность воздействия извне и учитываться не будет.

Так что же это за оружие, скрывающееся от взора человеческого глаза и находящееся вне зоны подозрения?

Учитывать все типы такого поражения в рамках беспилотного летательного аппарата (БПЛА) не стоит не только в силу технических ограничений самой платформы, сколько в рамках высокой конкуренции между передовыми американскими компаниями за победу в тендере на разработку устройства для борьбы против малых БПЛА с оцениваемой стоимостью контракта в полмиллиарда долларов.

Соответственно, каждой компании, вставшей на путь разработки эффективного средства по поражению дронов, остаётся рассчитывать лишь на себя и свои разработки. В нашем случае объектом рассмотрения выступает Raytheon Technologies, достоверно обладающая двумя типами оружия направленной энергии: высокоэнергетические лазеры (HEL) и мощные микроволны (HPM). Это мы узнаем из демонстрации ВВС Directed Energy Experimentation и учений White Sands Missile Range, проводимых в 2017 году, где в опытных испытаниях установками направленной энергии в общей сложности было поражено 45 дронов.

Испытание Coyote Block 3 

 

В пресс-релизе от 21.07.2021 американской военно-промышленной компании Raytheon, занимающейся непосредственной разработкой беспилотника, сообщили лишь о результате некинетического теста Coyote Block 3. Ему удалось успешно поразить 10 дронов, отличавшихся «размерами и сложностью, манёвренностью и дальностью». Также был достигнут ряд значительных успехов в области поражения целей с помощью некинетического оружия «воздух-воздух», продемонстрирована живучесть, восстановление и повторное использование беспилотника во время одного и того же тестового мероприятия, произведена успешная интеграция пусковых установок системы Coyote Block 2, а также реализовано взаимодействие на больших расстояниях с использованием радиочастотной системы Ku-диапазона. Более ничего неизвестно, военная тайна.

Высокоэнергетические лазеры (HEL) или технический hell?

Желание видеть лазерную установку во что бы то ни стало во всех современных системах, выходящих с конвейера передовых компаний, формирует искажённое восприятие о действительности технологий направленной энергии. На первый взгляд, может показаться, что установить лазер в боеголовку беспилотной авиационной системы Coyote Block 3 задача из посильных.

Если вести речь о боевых и действенных лазерах, создающих концентрированный луч электромагнитной энергии, поражающий узлы беспилотных объектов на разных расстояниях, о которых говорится в пресс-релизе, как показывают многочисленные испытания ряда стран, потребовали бы мощность 10-20 кВт. В случае же с Raytheon эта цифра составляет нижнюю границу, о чём свидетельствуют анонсированные и испытанные в 2017 году модели квадроцикла Polaris ATV c установленной универсальной лазерной системой HELWS (High Energy Laser Weapon System) комбинированного высокоэнергетического лазера мощностью 10 кВт.

Что означают эти цифры для Coyote Block 3 в техническом плане? Невозможность размещения и взлёта: многокиловаттные установки способны снимать один киловатт мощности с 30-50 кг и лишь сверхсовременные приближают этот показатель к запредельным 3-5 кг. Простая математика: максимально слабая установка с 10 кВт и со сверхэффективным оборудованием будет весить минимум 30 кг, что больше походит на нанотехнологии. А учитывая собственный вес беспилотной авиационной системы Coyote loitering прошлого поколения в 13 фунтов или 4,7 кг, становится понятно, вес одной лишь установки, превышающий более чем в 6 раз, выглядит фантастическим.

Разумеется, можно взять вполне обоснованное допущение, что испытанный беспилотник поражал оружием «воздух-воздух», а взятый в пример Polaris ATV c установленной системой HELWS - «земля-воздух». То есть Coyote Block 3 мог направлять ударно-импульсные лучи с меньшего расстояния нежели наземная установка, тем самым энергический импульс проходил расстояние короче и эффект затухания в сравнении с наземным лазером мог быть намного меньше, а значит и мощность, требуемая для поражения беспилотников, ниже. Но это лишь в теории.

На самом деле, учитывая самостоятельную скорость Coyote Block 3 и борьбу с роем дронов, где поразить необходимо не одну, а несколько целей, использование лазера должно носить упреждающий характер. И дело здесь не в скорости самого лазера, который в рамках своего применения молниеносен, а в быстроте уничтожения направленного луча вражеского дрона.

Например, немецкой компании MBDA, испытавшей лазерную установку мощностью 20 кВт с расстояния 500 метров, для уничтожения крошечного дрона потребовалось 3,39 секунды. По мере снижения мощности и время, затрачиваемое на уничтожение цели, будет с неуклонной прогрессией возрастать.

«Камни преткновения»

Допустим гипотетическое размещение оружия направленной энергии и обратимся к результату испытаний Coyote с некинетической боеголовкой - 10 поражений «отличавшихся по размеру, сложности, манёвренности и дальности» дронов одной боевой единицей. Данное количество уничтоженных беспилотников в случае применения системы электромагнитного излучения (HEL) крайне важно, оно сигнализирует о необходимости выпуска по меньшей мере десяти ударно-импульсных лучей, которые привели бы к необратимому последствию - повышению температуры элементов беспилотника из-за высокой концентрации исходящей энергии. Вызванный нагрев должен был стать весомой проблемой на пути реализации, потому как термическая реакция могла нарушить функционирование дрона или вовсе лишить заявленной возможности «восстановления и повторного использования во время одного и того же тестового мероприятия». Поэтому вопрос с нагревом, учитывая успешное тестирование, разработчикам Raytheon удалось разрешить. А значит и гипотетическая лазерная установка была оборудована эффективной системой охлаждения, которой необходимо выделить место в корпусе и без того совсем небольшого БПЛА.

Устранив вопрос терморегуляции, следующим камнем преткновения на пути к лазерному оружию на борту «койота» стал бы банальный источник питания, вернее нехватка его энергетических ресурсов. Дело в том, что лазеры используют далеко не всю энергию, идущую на питание установки, зачастую меньше половины, соответственно, может потребоваться пара десятков киловатт. Но найдётся ли место для этого на борту всё того же маленького беспилотного аппарата?

Анализируя все технические «невозможности», мы подходим к самому принципиальному требованию в случае использования лазера - системе прицеливания. О ней не говорится ни слова, зато в разделе достигнутых результатов Coyote loitering, Block 3 гордо заявляется о бесполезной в данном случае работе с системой -KuRFS, представляющей собой 360-градусный радар Ku-диапазона, используемый для обнаружения угроз малой дальности и обеспечивающий точность управления огнём.

Сантиметровые волны, на которых трудится радиолокационная станция, не помогут в нацеливании, от которого, между прочим, зависит скорость поражения лазерным лучом - любая вибрация в положении удара по цели эквивалентна более низкой мощности лазера. Соответственно, выход прост: установить многоспектральную систему наведения, выступающую гарантом поражения высокоэнергетическим лазером одной и той же точки на цели с высокой точностью ровно до тех пор, пока цель не будет нейтрализована. Расположением, где система наведения могла уместиться, выступал бы корпус беспилотника, на который в виде навесного оборудования крепился значимый компонент функционирования, определяющий по своей сути боевую эффективность лазера. Подтвердить или опровергнуть это размещение можно, взглянув на фотографии, однако их в открытых источниках нет, зато есть более ценная информация, позволяющая ответить на этот вопрос.

Исходя из всё того же пресс-релиза, в достигнутых задачах говорится об успешном запуске из системы Coyote Block 2, которая подразумевает трубчатую систему запуска с неизменяемым диаметром, но именно эта деталь ставит крест на любом навесном оборудовании.

Если вера в интеграцию лазерного оружия до сих пор остаётся, то в дополнение ко всему вышесказанному можно рассмотреть экономический фактор: Coyote концептуально создан как дешёвый беспилотник-ракета - камикадзе-смертник, предназначенный для борьбы с вражескими дронами. Размещение дорогостоящей системы HEL потребовало бы не только интеграцию, но и специальную разработку мобильной платформы, а, быть может, и развитие новой лазерной архитектуры, учитывающей все особенности беспилотной авиационной системы Coyote с её сложностями в реализации, которых, как мы поняли, отнюдь не мало. Это вывело бы недорогостоящий беспилотный аппарат в ранг безумно дорогих игрушек Пентагона по типу F-35, рельсовой пушки или воздушного лазера эпохи Рейгана, которые, как показывает практика, не оправдали своих вложений и провалились.

Вдобавок ко всему существуют куда более простые и менее затратные способы борьбы с беспилотниками, действующие на иных физических принципах. Так что о звёздных войнах на борту малых беспилотных летательных аппаратов можно пока и не мечтать.  

В поле поражения высоких частот

Представителем другого направления оружия направленной энергии, более походящим на «некинетическое оружие, поразившее 10 дронов» выступает радиочастотное, основанное на воздействии сверхмощных электромагнитных излучений в диапазоне от 0,3 до 300 ГГц. Иногда именуемое мик­ро­вол­но­вым или СВЧ-ору­жи­ем. Оно сводится к генерации и последующему излучению направленного электромагнитного потока большой мощности. Поражающим фактором выступает электромагнитный импульс (ЭМИ), негативно воздействующий на радиоэлектронные компоненты и вызывающий пробои в полупроводниковых элементах объекта.

Реализация высокочастотного ЭМИ невозможна без сверхвысокочастотного излучателя. Определить же достоверно его источник в силу закрытости информации многих военных технологий не представляется возможным. Теоретически в боеголовке Coyote Block 3 мог быть установлен магнетрон. Он обладает миниатюрными размерами, способен выдавать большую мощность, работает в диапазоне сверхвысокочастотного оружия и имеет высокий уровень КПД.

Об СВЧ-излучателе официально представленной сверхвысокочастотной системы оружия Phaser, которую Raytheon испытывает с 2013 года, также ничего не известно. Не скрывается лишь внешний вид установки, походящий на прицеп для грузовика, а также тестовые испытания в ходе учений MFIX сухопутных войск США в 2018 году, где системе Phaser удалось сбить 33 беспилотника, по 2-3 дрона за один электромагнитный выстрел.

Стоит признать, в рамках небольшого летательного аппарата мощнейший СВЧ-излучатель в силу невозможности размещения нужных узлов и отсутствия сверхмощного источника питания на сегодняшний день в корпусе беспилотника не реализуем. Однако отсутствие такого сверхвысокочастотного излучателя в беспилотном летательном аппарате вовсе не означает его неэффективность на поле боя против вражеских дронов и вот почему:

1. Coyote поражает микроволновым излучением класса не «земля-воздух», а «воздух-воздух», что в значительной степени снижает расстояние, а следовательно, и затухание электромагнитных волн. Манёвренность беспилотника вкупе со скоростью поражения кратковременного высокоэнергетического импульса, измеряющегося наносекундами, позволяет выходить беспилотнику на близкое расстояние.

2. Используя иную особенность сверхвысоких частот - длину волны - становится возможна концентрация электромагнитного излучения в узконаправленный луч. При этом изначально СВЧ-оружие рассчитано на большое пятно поражения. Но за неимением необходимой мощности логично сконцентрировать исходящую энергию, за счёт чего повысится плотность потока и, как следствие, пробивная возможность такой формы направленной энергии. Затухание электромагнитных волн будет происходить на более дальних расстояниях, продлевая коридор поражения беспилотных летательных аппаратов.

В процессе самой концентрации электромагнитных импульсов возможно использование антенн с большим коэффициентом усиления, которые миниатюрны и мобильны в силу особенности ультракоротких волн. Бóльшая плотность вследствие концентрации излучения повысит мощность, приходящую на один кубический метр, скомпенсировав изначально возможную нехватку электромагнитного импульса. Это позволит высокочастотному ЭМИ напрямую проникнуть в радиоэлектронную аппаратуру вражеского дрона через его антенную систему, вызвав появление индукционных токов, параметры которых превышают возможности схем, и, как итог, вывести электронику объекта поражения из строя.

Возвращаясь к объявленному минобороны США конкурсу, нельзя не отметить Lockheed Martin, которая представила своё видение небольшого беспилотного летательного аппарата с интегрированной системой MORFIUS, где в качестве поражающего фактора использовались микроволны.

Выходит, что новая эпоха ведения войны не столь и фантастична. Оружие на новых физических принципах приобретает всё меньший форм-фактор, становясь атрибутом современности.