Разминирование с воздуха: новая профессия дронов

В общественном сознании беспилотникам или дронам отведено несколько ролей. Одна из них состоит в том, чтобы беспрепятственно наносить удары с воздуха, не подвергая операторов опасности. Менее известна их способность обнаруживать и даже уничтожать самодельные взрывные устройства (СВУ) и неразорвавшиеся боеприпасы.

Учитывая, что опустошающая мощь СВУ используется в разных географических регионах, включая Африку, Азию и Южную Америку, а постконфликтные страны измучены брошенными, не нанесенными на карту неразорвавшимися боеприпасами (НБП) и минами, способность быстро справляться с этими угрозами без риска для задействованного персонала повсеместно превратилась в важную стратегическую необходимость. Одним из путей решения проблемы может быть использование небольших мультироторных аппаратов вертикального взлета и посадки (ВВП) для поиска и уничтожения взрывоопасных предметов.



Начало было положено в Операции «Талисман» британской армии в Афганистане, во время проведения которой использовался комплекс систем для расчистки маршрутов, обнаружения и уничтожения СВУ мин и взрывных ловушек и расчистки пути для последующих машин. Одной из таких систем был мини-БЛА с ВВП T-Hawk компании Honeywell с продолжительностью полета 45 минут. Он вел наблюдение для транспортных колонн и производил разведку маршрута, и его воздушные потоки могли уносить песок в стороны от подозрительного СВУ, лежащего впереди на пути.

Операция «Талисман» стала своего рода стимулом для лондонской компании SteelRock Technologies (SRT), которая в сотрудничестве с Richmond Defence Systems (RDS) разработала систему обезвреживания взрывоопасных предметов на базе БЛА под обозначением SR1 Protector, способную нейтрализовывать самые разные СВУ и мины, как с воздуха, так и с земли. Эта система, разработанная для борьбы с растущей угрозой СВУ, оборудована целевой нагрузкой, состоящей из продвинутой тепловизионной оптико-электронной камеры и 40-мм безоткатного устройства обезвреживания с кодируемой системой контроля огня.


Винтокрылая платформа базируется на системе Х8 KDE Direct, у которой по углам расположены бесщеточные двигатели, вращающие по два винта противоположного вращения. Дрон SR1 развивает максимальную скорость 100 км/ч, максимальную дальность канала передачи данных составляет 150 км от базовой станции, они может оставаться в воздухе с грузом массой 50 кг в течение двух 2 часов. В серии испытаний на полигоне компании SteelRock в Южном Уэльсе система Protector успешно нейтрализовала СВУ на земле и в воздухе с помощью своего устройства обезвреживания.

Подобная же система нейтрализации СВУ разрабатывается сингапурской компанией ST Engineering в виде комплекса STINGER (Stinger Intelligent Network Gun Equipped Robotics). Система разрабатывается как часть решения Future Soldier Solution компании ST Engineering и представляет собой квадрокоптер, вооруженный самым легким в мире 5,56-мм пулеметом Ultramax U100 Mk.8 весом 6,8 кг с системой постоянной отдачи на двухосном универсальном демпфирующем шарнире, что позволяет вести с дрона огонь в автоматическом режиме с довольно высокой точностью на дальность до 300 метров. STINGER способен восстанавливаться в исходное положение между выстрелами менее чем за 1,5 секунды. Он может нести 100 легких полимерных патронов калибра 5,56 мм, система также способна сопровождать цель в автоматическом режиме, задействуя продвинутую систему управления огнем.

Компания Duke Robotics из штата Флорида также разработала полностью роботизированную систему вооружения, интегрированную в летательный аппарат. В беспилотнике TIKAD использовано уникальное решение по стабилизации и отдаче оружия. TIKAD снаряжен легким гиростабилизированным электромагнитным подвесом с 6 степенями свободы, который способен принять и стабилизировать целевую нагрузку, весящую в три раза больше собственного веса. Аппарат TIKAD весит 50 кг, может нести целевую нагрузку 9 кг, которая может включать карабин М4, полуавтоматическую снайперскую винтовку SR25 или 40-мм гранатомет. Хотя создававшийся в качестве беспилотной системы вооружения для применения против террористических групп и соответствующего снижения рисков для развернутых наземных сил, он может быть использован для нейтрализации СВУ или мин. Кстати, дрон TIKAD был закуплен израильской армией.

Беспилотные авиационные комплексы (БАК) очень хорошо подходят для обнаружения неразорвавшихся боеприпасов на больших площадях или в недоступных районах. Обследование и обнаружение НБП выполняется при помощи различных магнитометров, например, цифрового феррозондового магнитометра, представляющего собой трехкомпонентный, высокоточный и малошумный векторный прибор. Во время полета БЛА держится на высоте примерно от одного до трех метров, используя лазерный сенсор с целью получения точных результатов с высоким разрешением. Все полетные данные, например, скорость, высота и местоположение, записываются и могут быть воспроизведены с тем, чтобы повысить качество анализа проведенной съемки. Если обследование местности требует полета на небольших высотах с целью обеспечения необходимой точности и разрешения, то используются беспилотники с несколькими несущими винтами. Масса дрона с магнитометром может быть менее 4,5 кг.


В последнее время всё чаще на БЛА устанавливаются радары с синтезированием апертуры антенны (РСА) (англ., Synthetic Aperture Radar — SAR), которые с хорошей точностью могут обнаруживать закопанные подозрительные объекты, например, взрывоопасные предметы; в подавляющем большинстве случаев это противопехотные мины, НБП, а также угрозы нового времени — СВУ. Впрочем, сложность этого приложения требует новых технологий и новых системных концепций для РСА. Недавнее исследование немецкого аэрокосмического центра со всей очевидностью показало, что полиметрическая, мультистатическая (с одной передающей и несколькими приёмными антеннами), многоугольная и многоканальная РСА-система, известная в английской терминологии как P3M-SAR, может обеспечить достаточное пространственное разрешение, надежное подавление пассивных помех и способна обнаруживать закопанные объекты на глубине до 20 сантиметров с дистанции нескольких метров.

Во время испытаний установленная на дроне система P3M-SAR, названная TIRAMI-SAR, показала превосходные возможности обнаружения в нескольких разных сценариях, моделирующих различные внешние условия и объекты, включая небольшие пластмассовые мины, например, PFM-1/PRB-M35, или нажимные деревянные планки для СВУ. Кроме того, прошлые эксперименты с использованием инверсной технологии РСА показали, что высокое пространственное разрешение и полное определение азимутального направления позволяет идентифицировать на картинке РСА такие искусственные объекты, как например, мины, за счет их пространственной эффективной площади рассеивания.


В настоящее время из-за почти произвольной траектории БЛА возможно создание соответствующих изображений с РСА типа P3M-SAR и параллельно дополнительное генерирование 3Д-изображений с целью эффективного подавления помех. Эта синергия может привести к системе с продвинутыми возможностями обнаружения и идентификации закопанных объектов. Есть два основных режима работы: режим обнаружения, который базируется на прямой траектории полета вдоль исследуемого района с использованием установленной на БЛА мультистатической и многоканальной антенной решетки; и идентификационный режим с выполнением скорее круговой или спиральной траектории над заданным районом с целью изучения зоны при более высоком пространственном разрешении и выполнения томографического (послойного) сканирования.

БЛА могут действовать самостоятельно и в районах с затрудненным доступом, в большинстве сценариев они могут почти неограниченно летать прямо над опасными районами. С целью получения более продвинутой системы могут использоваться несколько беспилотников для создания дополнительных очень высоких бистатических или мультистатических углов падения радиоволн, что еще больше расширяет возможности обнаружения взрывоопасных предметов.

Американская компания Giobal UAV Technologies недавно получила контракты от двух заказчиков из Соединенных Штатов на съемку местности с целью обнаружения НБП. Одну из съемок выполнила фирма Pioneer Aerial Surveys, подразделение Global UAV, которая ранее проводила поиск НБП в Пёрл-Харборе. В проектах по поиску НБП используется та же технология съемки UAV-MAG на базе дрона, какую компания использует при геофизических и геодезических съемках. В технологии UAV-MAG используется сверхлегкий магнитометр GSMP-35U от компании Gem Systems. Компания Pioneer Aerial с помощью БЛА может проводить автономную воздушную съемку в сверхвысоком разрешении, в том числе на малых высотах, что делает возможным обнаружение НБП.


Такие организации, как, например, Инженерный корпус армии США требуют, чтобы в подаваемые заявки с проектами решений по поиску НБП включались инновационные технологии съемки местности. Как заявил представитель компании Global UAV Technologies, «Технология съемки UAV-MAG, которую мы разрабатываем, подтверждает свою функциональную гибкость и надежность. Компания Pioneer Aerial быстро получила репутацию одного из мировых лидеров в области геофизической съемки с дронов. Технология обнаружения и воздушной съемки НБП довольно бурно развивается, в этой сфере появляется всё больше инновационных решений, что способствует повышению интереса к нашим сервисам и продуктам».

Афганистан, по всей видимости, является той страной, которая больше всего страдает от двойной угрозы СВУ и НБП. Два брата из этой страны разработали легальное устройство разминирования, разработанное в рамках глобального проекта, получившего обозначение Mine Kafon (MKD). Компания MKD, базируясь в Нидерландах, разрабатывает ряд решений по разминированию самых разных пострадавших постконфликтных территорий от взрывоопасных предметов с использованием прорывных технологий, которые могли бы позволить проводить разминирование быстрее, безопаснее, дешевле и проще.


Бывшие зоны боевых действий усеяны миллионами мин и других взрывоопасных предметов, каждый день эти «затаившиеся убийцы» калечат и убивают множество гражданских лиц. Кроме того, эти мины также представляют собой главное препятствие для экономического и социального развития страны после конфликта. Обследование и очистка подобных районов от НБП все еще дорога и сложна из-за проблем, связанных с типом местности и множеством других факторов.

Компания MKD спроектировала несколько мультироторных БЛА с ВВП для борьбы с НБП. Небольшой и недорогой микро-БЛА Vento для воздушной съемки и картографирования доступен тем структурам, которые больше всего в нем нуждаются, включая неправительственные организации. Простая функциональная конструкция этого БЛА упрощает обслуживание и ремонт, а напечатанный на 3Д-принтере корпус упрощает производство, что соответственно сказывается на его стоимости. Опасные районы определяются посредством просмотра видеоизображения с камеры с высокой разрешающей способностью и мощным увеличением. Далее пользователь на цифровой карте идентифицирует ямы или воронки, а также подозрительные нарушения грунта, после этого создается 3Д-карта интересующего района с использованием режима автономного составления карт.


Затем эта карта может быть затем использована для дальнейшей инспекции местности и возможно для идентификации опасных районов с помощью компьютерных алгоритмов визуализации. Микро-БЛА дальней разведки Destiny компании MKD оснащен камерой высокого разрешения с увеличением х10, закрепленной на трехосевом гиростабилизированном электромагнитном подвесе. Он способен выполнять полеты на дальность до 5 км, сохраняя точное местоположение с помощью технологии RTK (кинематическая спутниковая навигационная система GPS, работающая в режиме реального времени). Компактный и прочный беспилотник Destiny, способный работать в сложных погодных условиях, изготовлен из прочного углеволокна, что позволило снизить вес и увеличить время полета до одного часа. Благодаря тому, что дрон Destiny оснащен восемью электродвигателями, при выходе из строя одного или двух двигателей он способен продолжить полет.


Базируясь на 3Д-картах, созданных картографическими беспилотниками, тяжелый автономный БЛА Manta разработки MKD летает над заданным районом, методично «просматривая» каждый его метр. Он способен нести различные сенсоры обнаружения, включая металлодетектор, радиолокационный прибор подповерхностного зондирования и устройство сбора образцов для химического анализа. С целью получения информации о точном местоположении данные с сенсоров обрабатываются с помощью алгоритмов объединения данных. В зависимости от окружающей местности и идентификационных данных взрывоопасный объект либо детонируют с использованием носимого дроном дистанционно управляемого подрывного устройства, либо его обезвреживает сапер. Восемь мощных электродвигателей и винтов соосной конфигурации позволяют дрону Manta переносить роботов разминирования и сенсоры общей массой до 30 кг. Восемь аккумуляторов типа 6S (устанавливаются в смартфоны) обеспечивают максимальное время полета 60 минут. Гибкая платформа Manta, которую можно в считанные секунды программно «перепрошить» для выполнения различных задач, совместима со всеми беспилотниками разминирования фирмы MKD, включая Destiny весом 6,6 кг. БЛА Manta совместим с наземной станцией управления Mine Kafon GCS, программное обеспечение которой, помимо общей для всей линейки беспилотников этой компании функциональности, предоставляет также специфические интерфейсы для каждой автономной системы.