Przyszłość działań wojennych

Przyszłościowe systemy bojowe, które ma zamiar wprowadzić armia amerykańska, połączą żołnierzy i roboty w ogromną, bezprzewodową sieć

Armia testuje bezzałogowy aparat latający klasy 1 

Scenariusz wzięty jakby prosto z filmu science fiction: Pojazd przypominający z wyglądu latający spodek wisi przed oknem budynku na wysokości drugiego piętra, używając czujników i termografii do poszukiwania ukrytych w środku ludzi lub broni. Czujniki optyczne pojazdu wykryły ładunek wybuchowy – dane na jego temat przesyłane są do dowódcy, który podejmuje decyzję o zniszczeniu budynku.

Mało prawdopodobne? Wcale nie. Wraz z 25 wykonawcami głównymi i 600 podwykonawcami, armia amerykańska już pracuje nad systemem, który będzie w stanie robić takie rzeczy, a nawet o wiele więcej, System ten, znany pod nazwą Przyszłościowych Systemów Bojowych (Future Combat Systems – FCS), uważany jest za najambitniejszy program techniczny w historii amerykańskich sił zbrojnych.

– To wielkie wyzwanie natury technicznej, dlatego właśnie o pomoc zwróciliśmy się do przemysłu –, stwierdza Paul Mehney, oficer ds. kontaktów publicznych kierownika programu FCS. – Dla amerykańskich sił zbrojnych, jest to rewolucyjny sposób projektowania i rozwoju.

Faktycznie, amerykańskie siły zbrojne współpracują z przemysłem, głównie z powodu rozmiarów projektu. FCS obejmuje dziewięć różnych typów załogowych pojazdów lądowych, od samobieżnych działek do systemów obserwacji terenu. Obejmuje dwie klasy zrobotyzowanych pojazdów latających, od przypominającego latający spodek pojazdu wiszącego w powietrzu do bezzałogowego mini-śmigłowca. W jego skład wchodzą także dwie klasy bezzałogowych pojazdów lądowych, cztery typy czujników taktycznych, trzy typy czujników przeznaczonych do użytku w środowisku miejskim, scentralizowane urządzenia sterujące dla żołnierzy i łącząca wszystko w całość sieć, której pracą steruje program zawierający prawie 67 milionów linii kodu.

– Koncepcja jest taka, żeby stworzyć systemy działające wspólnie by powstała sieć, umożliwiająca naszym żołnierzom zobaczenie i zrozumienie, co się dzieje i podejmowanie szybszych decyzji na temat tego, co robić –, wyjaśnia Ted Goetz, dyrektor ds. oprogramowania i systemów zdecentralizowanych, pracujący dla Boeing Integrated Defense Systems, ważnego integratora systemów w programie FCS.

Zrealizowanie tych założeń nie będzie jednak łatwym zadaniem. Wojsko przyjęło rok 2015 jako termin pełnego wdrożenia systemu, dolewając tylko oliwy do ognia prac projektowych, w firmach zaangażowanych w ten projekt na terenie całego kraju.

– Spójrzcie na Abramsa (czołg) czy Bradleya (bojowy wóz piechoty) – te systemy opracowywano 15 do 20 lat – dodaje Mehney. – A tutaj opracowujemy 14 platform sprzętowych plus sieć od zera, i mamy na to 15 lat.

Ważna rola robotów

Cechami charakterystycznymi FCS jest stopień polegania na robotyce i zamiar połączenia tych zrobotyzowanych systemów z żołnierzami za pośrednictwem ogromnej sieci bezprzewodowej. Oczywiście, program obejmuje także dziewięć załogowych pojazdów lądowych, w tym transportery piechoty, wozy ewakuacji medycznej, samobieżne systemy bojowe i działka, a także pojazdy inżynieryjno-remontowe. Ale jego główną cechą – powodem użycia słowa „przyszłość” w nazwie – jest idea wykorzystania pojazdów bezzałogowych.

Bezzałogowe pojazdy lądowe klasy 1 (Class 1 Unmanned Ground Vehicles) zaprojektowano tak, by żołnierze samodzielnie mogli je przenosić na pole bitwy.

Wśród nich najważniejszy jest Bezpilotowy Aparat Latający Klasy 1 (Class 1 Unmanned Aerial Vehicle – UAV) oraz Niewielki Bezzałogowy Pojazd Lądowy (Small Unmanned Ground Vehicle – SUGV). Powód, dla którego tak duży nacisk stawia się w tych pojazdach na robotykę jest następujący: trzymać żołnierza możliwie najdalej od niebezpieczeństwa. Sporządzane przez armię amerykańską sprawozdania na temat bezpieczeństwa stale podkreślają tę kwestię, zwłaszcza wtedy, kiedy trzeba wyjaśniać, dlaczego koszt programu wynosi 21 mld dolarów. – Koszt modernizacji mierzy się w dolarach –, przedstawia wojsko w Torchbearer National Security Report. – Koszt nieudanej modernizacji mierzy się ludzkim życiem.

Bezpilotowe aparaty latające są w tym względzie bardzo pomocne, ponieważ są to platformy dla czujników, mogące prowadzić nadzór i rozpoznanie w miejscach, do których dowódcy woleliby raczej nie wysyłać żołnierzy. Szczególnie wojsko ma nadzieję, że pojazd poprawi bezpieczeństwo żołnierzy dzięki możliwości identyfikacji improwizowanych urządzeń wybuchowych (improvised explosive devices – IEDs) z powietrza.

– Armia będzie go wykorzystywać jako ‘małe oczy i uszy’ – twierdzi Mehney. – Może śledzić ruchy przeciwnika i umożliwiać lepszą orientację w tym, co się dzieje na polu walki. Korzyści są takie, że wszystko, co zobaczy ten pojazd, będzie przesyłane za pośrednictwem sieci FCS.

Bazujący na tzw. mikroaparacie latającym (Micro Air Vehicle) opracowanym przez firmę Honeywell, UAV jest pojazdem latającym pionowego startu i lądowania, wyposażonym w wentylator tunelowy i silnik napędzany paliwem ciężkim. Ma wielkość mniej więcej małego kosza na śmieci, jaki można znaleźć w biurach. UAV waży około 18,6 kG i może zostać przetransportowany na pole walki przez żołnierzy, a następnie wystartować pionowo, niczym śmigłowiec, nawet w trudnym terenie pustynnym czy miejskim. Mimo że wykorzystuje on algorytmy autonomicznego lotu i nawigacji, współdziała także z żołnierzami i siecią, dynamicznie uaktualniając trasy, marszruty i informacje o celu.

Jednak najważniejszym elementem bezzałogowego aparatu latającego klasy 1 (Class 1 UAV), jest jego zestaw czujników, w skład którego wchodzą czujniki podczerwieni (IR) i urządzenia elekrooptyczne. Czujniki zbierają informacje, które następnie można przesłać żołnierzom za pośrednictwem bezprzewodowej sieci FCS.

– Powiedzmy, że UAV widzi ‘złego faceta’, który rozmieszcza IED – zakłada Mehney. – Sierżant w drużynie piechoty też to widzi, i jeśli chce zlikwidować przeciwnika, może to zrobić, ponieważ ma rozeznanie w sytuacji.

Oprócz tego, technologia obserwacji w podczerwieni sprawia, że UAV „widzi” w nocy. – Może zajrzeć do wewnątrz budynku, czego czujnik optyczny nie jest w stanie zrobić –, dodaje Mehney. – Może wykrywać źródła ciepła wewnątrz lub w okolicy budynków, które nie znajdują się w polu widzenia przyrządów optycznych.

Nasza jest noc

W podobny sposób, inżynierowie związani z programem FCS pracują w pocie czoła nad pojazdami lądowymi. Przy projektowaniu tzw. SUGV, wojsko współpracuje na przykład z iRobot, firmą, która stworzyła sławnego robota-odkurzacz Roomba.

SUGV ma pomagać żołnierzom na kilka sposobów. Brygady FCS planują wykorzystać go do wykrywania ładunków wybuchowych pod pojazdami i do przeszukiwania budynków.

– Jeśli ktoś jest w budynku, a ty chcesz wiedzieć, co ta osoba robi, możesz wysłać tam SUGV, – stwierdza Mehney. – O wiele rozsądniej jest wysłać robota niż żołnierza.

SUGV, wersja testowa tzw. PackBots już wykorzystywanych w Iraku, waży około 13,6 kG i może być przenoszony przez żołnierza. Wyposażony jest w zestaw czujników, w tym szerokokątny czujnik optyczny umożliwiający jazdę, kamerę pracującą w warunkach słabego oświetlenia oraz kamerę termowizyjną do obserwacji w ciemności. Żołnierze widzą przesyłany w czasie rzeczywistym obraz z kamery na wyświetlaczu zamontowanym na goglach i sterują robotem za pomocą urządzenia sterującego przypominającego kontrolery używane do gier komputerowych.

– Używamy takiego kontrolera, ponieważ żołnierze, wychowani na grach elektronicznych, dobrze go znają –, stwierdza Bob Bell, dyrektor wykonawczy ds. programów FCS pracujący dla firmy iRobot.

SUGV napędzany jest silnikami na prąd stały, zasilanymi z wojskowych akumulatorów litowo-jonowych wielokrotnego użytku BB 2590. Wykorzystując silniki do napędzania gąsienic i zmiany położenia „głowy” i „szyi” robota, SUGV może poruszać się w trudnym terenie i przekazywać powiększone obrazy urządzeń, do których żołnierze nie chcą się zbliżać.

– Może wjeżdżać i zjeżdżać po schodach, a także po gruzowisku –, dodaje Bell. – Może też wjeżdżać do jaskiń, tuneli i kanałów, aby wykrywać zagrożenia.

A kiedy SUGV dotrze do celu, może za pomocą głośników i mikrofonów uzyskiwać od ludzi informacje z odległości około 180 metrów. Może wyciągać „szyję” by sprawdzić, co znajduje się za przeszkodami, może obniżyć “głowę” i zaglądać pod samochody, a także przechylić się i wyprostować w trybie rozpoznania. Jest w stanie dostrzec miny-pułapki nawet w ciemności.

– Widzi w całkowitej ciemności –, twierdzi Bell. – Dostrzega ludzi ukrytych za krzakami. W ten właśnie sposób armia jest władzą nocy”.

Platformy dla czujników

Wojsko planuje także władać pozostałą częścią dnia dzięki zastosowaniu zestawu czujników taktycznych i miejskich. Wszystkie czujniki w zestawie zaprojektowano tak, by ważyły mniej niż 11,4 kG i były wyposażone w urządzenia zasilające, umożliwiające dwudniową pracę.

Taktyczne, pracujące bez operatora czujniki lądowe (Tactical Unattended Ground Sensors – T-UGS) to czujniki magnetyczne, akustyczne i sejsmiczne, rozmieszczane wokół obszaru walk, by przekazywały w czasie zbliżonym do rzeczywistego informacje na temat ruchów nieprzyjaciela i żołnierzy. Opracowała je firma Textron Defense Systems i zawierają one węzły czujnikowe, mogące wykrywać żołnierzy na otwartym terenie, pojazdy lądowe i latające. Zawierają także węzły przekaźnikowe, służące do transmisji informacji, a także węzły elektro-optyczne i radiologiczne.

Miejskie, pracujące bez operatora czujniki lądowe (Urban Unattended Ground Sensors – U-UGS), zaprojektowane przez Textron we współpracy z Honeywell, przeznaczone są do nieco innego zestawu zadań. – Czujniki miejskie są nieco mniejsze, przenosi się je w ręku i działają w bardziej ograniczonej przestrzeni –, stwierdza Mehney. Zazwyczaj U-UGS umieszcza się wewnątrz budynków, a także w jaskiniach, kanałach, tunelach, alejkach i innych przestrzeniach zamkniętych. Zawierają węzły przekaźnikowe do łączności, węzły detektorów wtargnięcia i węzły czujników zobrazowania.

– Żołnierze będą mogli zostawić jeden czy dwa czujniki w budynku i dzięki przesyłanym obrazom będą wiedzieli, czy ktoś do niego wchodzi lub z niego wychodzi –, dodaje Mehney. – Korzyść jest taka, że w pobliżu budynku nie trzeba zostawiać żołnierza, żeby uzyskać informacje.

Ogólny obraz sytuacji

Jednak największym wyzwaniem może okazać się zebranie wszystkich tych informacji w całość za pośrednictwem sieci i stworzenie systemu, który miałby je przetwarzać.

Podczas pracy FCS, sieć musi zebrać wszystkie informacje z czujników, a także komunikaty głosowe z radiostacji i złożyć je razem w ogólny obraz sytuacji, by żołnierz mógł zrozumieć, co się dzieje.

– Pytanie brzmi: jak stworzyć taki pakiet oprogramowania i zmieścić się w kosztach? – zapytuje Goetz z firmy Boeing, pełniącej wraz z Science Applications International (SAIC rolę integratora systemów FCS). – I jak zrobić to w taki sposób, żeby nie przekroczyć harmonogramu i tak, żeby program działał na w miarę zwyczajnym komputerze, żeby do kierowania pojazdem bezzałogowym nie było potrzebny [superkomputer] Cray?

Inżynierowie Boeinga twierdzą, że odpowiedź na te pytania leży w oprogramowaniu sieciowym. Rdzeniem tego rozległego systemu oprogramowania jest Battle Command Software (Oprogramowanie Dowodzenia Bitwą), składające się z różnych aplikacji umożliwiających żołnierzom zorientowanie się, co się dzieje, w oparciu o dane z czujników. Battle Command Software działa jako interfejs dla żołnierzy i dowódców i zawiera kod służący do planowania i przygotowania misji, zrozumienia sytuacji i realizacji misji, a także interfejs żołnierz-maszyna. Ten z kolei opiera się na niestandardowych środkach programowo-sprzętowych, zwanych Wspólnym Środowiskiem Roboczym Systemu Nadrzędnego (System-Of-Systems Common Operating Environment – SOSCOE). SOSCOE, umożliwiające integrację oddzielnych pakietów oprogramowania, łączy dostępne w handlu, gotowe wyposażenie ze spełniającym wymagania wojska środowiskiem operacyjnym, działając jako fundament sieci.

– Dostarcza usługi związane z komunikacją, bezpieczeństwem, danymi oraz usługi wspierania wiedzy –, twierdzi Goetz. – Mówiąc ogólnie, tworzy standardowy zestaw usług, które umożliwiają innym aplikacjom przyłączanie się i działanie.

Inżynierowie i rzecznicy wojska mówią, że zadanie to jest tak olbrzymie, że niemal niewyobrażalne. Wykonawcy – na przykład General Dynamics, IBM, Northrop Grumman i Raytheon, a także Boeing, Honeywell, Textron oraz kilkunastu innych wykonawców głównych, wraz z około 600 podwykonawcami, dostarczają wszystko, od silników do wbudowanych systemów operacyjnych. Liczba inżynierów zaangażowanych w projekt urosła tak bardzo, że rzecznicy wojska i jej głównych wykonawców nie są w stanie ocenić tej liczby, mówią tylko, że wynosi ona “wiele tysięcy”.

– To gigantyczny projekt i wiele trzeba, żeby złożyć go w całość –, stwierdza Goetz.

– Wymaga wszystkiego co najlepsze przemysł ma do zaoferowania –, dodaje Mehney. – Wojsko nigdy do tej pory nie przeprowadzało w taki sposób przetargu, zakupów, badań, rozwoju i projektowania.

 dn