Si vis pacem, para bellum cum intelligentia artificiali. Jeśli chcesz pokoju, szykuj się do wojny z użyciem AI

Wojna na Ukrainie trwa już ponad cztery lata. Codziennie kraj jest atakowany setkami, jeśli nie tysiącami dronów i pocisków rakietowych, broniąc się własnymi systemami antydronowymi i kontratakując także z użyciem dronów. Pod koniec lutego USA i Izrael zaatakowały Iran, na co ten kraj odpowiedział własnym kontratakiem dronowym i rakietowym. Na tyle skutecznym, że USA zmuszone były poprosić Ukrainę o pomoc w zwalczaniu używanych przez Iran dronów opartych na rosyjskich modyfikacjach serii Shahed. Tymczasem nasz kraj w ramach programu SAFE planuje zakupić od Ukrainy technologię antydronową, a nasze wojsko nawiązuje współpracę z wojskiem ukraińskim, by lepiej zrozumieć walkę na drony. Wszystko to wskazuje na duży potencjał rynku bojowych bezzałogowców, szczególnie jeśli te rozwiązania będą znacząco tańsze od broni konwencjonalnej, jak rakiety Patriot czy tradycyjne myśliwce i bombowce.

W Polsce już działa szereg firm produkujących drony i systemy antydronowe, ale według różnych źródeł do niedawna łatwiej im było sprzedawać swoje produkty w innych krajach, niż polskiemu wojsku czy innym służbom. W obecnej sytuacji geopolitycznej, gdy USA jest nieobliczalnym sojusznikiem, a Rosja od lat dąży do konfliktu z krajami NATO, Polska musi się sama szykować do obrony nie tylko swoich granic, ale też do obrony (wraz z innymi krajami) granic UE. Zagrożenie ze strony Rosji jest realne, eksperci wskazują na rosnącą liczbę cyberataków, próby ingerencji w wyniki wyborów w różnych krajach, a także niedawne incydenty z dronami nad europejskimi lotniskami. W związku z tym zagrożeniem UE w trakcie polskiej prezydencji zaczęła przygotowywać program SAFE, zapewniający krajom unijnym korzystne, długoterminowe pożyczki na zbrojenia. Polska w ramach tego programu miała otrzymać 186 miliardów złotych, do wykorzystania już od kwietnia br. Jednym z planowanych wydatków był zakup technologii obrony antydronowej od Ukrainy.

Ze względu na to, jak bardzo zmieniło się pole bitwy w ostatnich latach i jak dużą rolę obecnie odgrywają drony, warto przyjrzeć się bliżej stosowanym rozwiązaniom. Czytelnika zaskoczyć może, jak wiele elementów tych systemów to części prosto ze zwykłego sklepu dla elektroników-hobbystów. Systemy sterowania lotem bywają oparte o 32-bitowe mikrokontrolery ARM oraz żyrokompasy i akcelerometry MEMS, a zarówno operator, jak i wbudowany system AI używają do obserwacji terenu komercyjnych modułów kamer, które produkowane są do systemów monitoringu (mają one bowiem większe sensory niż w kamerach do smartfonów i są mniej wymagające od sensorów stosowanych w aparatach cyfrowych). Same drony i płatowce wykonywane są technikami spotykanymi zarówno w modelarstwie RC, jak i w produkcji maszyn wyczynowych. Branża zbrojeniowa może zatem zaoferować w przyszłości posady nie tylko dla inżynierów lotnictwa, ale też programistów systemów embedded, specjalistów od AI i widzenia maszynowego, projektantów systemów FPV i komunikacyjnych. Przyjrzyjmy się zatem dronom, które toczą wojnę za naszą wschodnią granicą.

Rosyjskie drony i roboty na polu walki

Rosyjska filozofia uzbrojenia jest dość tradycyjna – wszystkie drony produkowane są według konkretnych specyfikacji i do realizacji konkretnych zadań. Pozwala to na łatwe skalowanie produkcji. Na początku wojny trzon uzbrojenia dronowego stanowiły konstrukcje irańskie serii Shahed, ale w ostatnich latach Rosja przerzuciła się na własne modyfikacje tych dronów, czasami na tyle zaawansowane, że dostają własne oznaczenia. Produkcja znajduje się daleko poza linią frontu, w kilku dużych ośrodkach. W ten sposób Rosja redukuje ryzyko ataku na fabryki, ale z drugiej strony transport i logistyka są dużo kosztowniejsze. Przyjrzyjmy się zatem na początek dronom latającym.

Geran-5 (fotografia 1) to dron-pocisk przeznaczony do ataków kamikaze, a wykonany został z włókna węglowego na stalowym szkielecie. Napęd stanowi chiński silnik turboodrzutowy Telefly TJ200 zapewniający prędkość do 600 km/h i zasięg 950 km. Również chiński jest moduł łączności (Xingkai Tech XK-F358), który pozwala na przesyłanie obrazu, dźwięku i innych danych w obie strony, tworząc z innymi modułami samoorganizującą się sieć mesh. Co ciekawe, takie moduły można kupić na AliExpress za około 9 tysięcy złotych. System nawigacji jest za to produkcji rosyjskiej i rzekomo wykazuje odporność na zagłuszanie. Używa bowiem zestawu 6...12 anten połączonych w jeden system pozwalający odróżnić bliskie sygnały zakłócające od odległych sygnałów satelitów. Za to zupełnie nierosyjskie okazały się takie komponenty, jak mikrokontroler DSP TMS320C6748 od firmy Texas Instruments, z której fabryk pochodzi też kilka innych komponentów. Infineon Technologies i CTS Corporation również produkują części stosowane w Geranie-5. W innych dronach (głównie w systemach sterowania) można znaleźć mikrokontrolery z serii STM32F4, ale te powoli są zastępowane rosyjskimi układami ARM 1986VE1AT produkowanymi przez Milandr. No, ale czy Czytelnik spodziewałby się obecności modułów Nvidia Jetson Orin Nano i TX2 w dronach Geran-2Y i Geran-5? Moduły te Rosja zakupuje w innych krajach za pomocą różnych pośredników, omijając w ten sposób sankcje nałożone przez kraje UE i USA. Teoretycznie przynajmniej moduły od firmy Nvidia mają numery seryjne i prawdopodobnie dałoby się zidentyfikować ścieżki przemytu oraz pośredników, śledząc po numerach drogę modułów od fabryki do szczątków drona. Nic nie wskazuje jednak na to, by były prowadzone poważne działania w celu ukrócenia tego procederu przemytu.

Fotografia 1. Rosyjski dron-pocisk Geran-5

W rosyjskich dronach znaleziono też układy od Analog Devices, Infineon, czy moduły łączności satelitarnej Iridium 9603N. Te ostatnie pozwalają na przesyłanie krótkich komunikatów przez sieć satelitarną Iridium, a w dronach są używane do śledzenia położenia tychże oraz przesyłania informacji o zmianie celu. Serwomechanizmy z kolei wzięte zostały z rynku modelarskiego – są to produkty firm Hitec i Savöx. Telefly, jak wspomniano, produkuje silniki odrzutowe dla rosyjskich dronów, ale część bezzałogowców używa silników klasycznych, a dokładniej czterocylindrowego, dwusuwowego modelu Limbach L550E. Silnik ten to chłodzony powietrzem boxer o mocy 50 KM, produkowany głównie przez chińską filię niemieckiego Limbacha. Ta sama firma produkuje też tańsze klony wspomnianego silnika o niższej trwałości. Warto dodać jeszcze występowanie komputerów jednopłytkowych Raspberry Pi 4 i 5 w połączeniu z modemami LTE – pozwalają one na budowę dodatkowego kanału śledzenia położenia dronów i na przekazywanie telemetrii. Karty SIM, najczęściej ukraińskich sieci, Rosja pozyskuje nielegalnie.

Najpopularniejszą serią rosyjskich dronów kamikaze jest Geran-2 (fotografia 2). Maszyny te przypominają formą klasyczne samoloty z układem skrzydeł typu delta, mają masę startową około 200...240 kg i zasięg 1000...2500 km. Kadłub wykonano z kompozytu włókna szklanego i węglowego z wypełnieniem poliuretanowym, a najnowsze modele dodatkowo są malowane farbą absorbującą sygnały radarowe. Te bezzałogowce mają długość ok. 3,5 m i rozpiętość skrzydeł 2,5 m. Silniki MD550 to wspomniane wyżej kopie L550E. Prędkość przelotowa dochodzi do 150...185 km/h. Mimo że system nawigacji Kometa-M jest rzekomo odporny na zagłuszanie, drony są wyposażane w układy nawigacji inercyjnej oparte na układach firm Murata i Analog Devices. Najnowsze modele korzystają z modułów Nvidia Jetson Orin Nano w połączeniu z kamerą w nosie statku, przeznaczoną do wykrywania i klasyfikowania potencjalnych celów – Geran-2 może dokonać wyboru przy braku łączności z operatorem, po czym samodzielnie w ten cel trafić. Spotykane są trzy rodzaje głowic: standardowe o masie 50 kg, wzmocnione o masie 90 kg (z mniejszym zbiornikiem paliwa, co obniża też zasięg) oraz głowice termobaryczne. Te ostatnie działają przez wytworzenie chmury wybuchowego aerozolu, który jest niemal natychmiastowo detonowany. Siła takiego wybuchu jest znacznie większa, ale rozproszona na większej przestrzeni. Wariant E ma pocisk rakietowy powietrze-powietrze, rosyjski operator może go odpalić, gdy zobaczy na obrazie z kamery ukraiński śmigłowiec lub myśliwiec przechwytujący.

Fotografia 2. Rosyjski dron Geran-2. Występuje też w wersji czarnej za sprawą farby absorbującej sygnały radarowe

Rosja używa szeregu latających dronów zwiadowczych. Dron Orłan-10 to podstawowy model obserwacyjny o zasięgu do 120 km i czasie lotu nawet 16 godzin. Ma on system nawigacji Kometa M, a jego głównym zadaniem jest naprowadzanie ognia artylerii. Bliźniaczy model Orłan-30 ma na pokładzie oświetlacz laserowy pozwalający zaznaczyć cele dla pocisków precyzyjnych 2K25 Krasnopol. Pociski te wystrzeliwane są z dział kalibru 152 mm lub 155 mm i potrafią korygować lot by trafić tam, gdzie wskazuje plamka oświetlacza. Rosja używa ich do ataków na przemieszczające się pojazdy. Oba modele Orłana są relatywnie prostymi płatowcami, co pozwala na tanią, masową produkcję (250...350 sztuk miesięcznie według obecnych szacunków). Wadą konstrukcji jest głośny silnik spalinowy pozwalający na łatwe namierzenie i zestrzelenie tych dronów.

Inną konstrukcją, znacznie nowocześniejszą, jest model Zala 421-16E produkowany przez koncern Kałasznikow. Dron ten posiada napęd elektryczny, co ogranicza jego zasięg do 70 km, a profil „latającego skrzydła” dodatkowo utrudnia wykrycie i klasyfikację przez systemy radarowe. Dron w najnowszej wersji ma zaawansowany układ optyczny ze stabilizacją obrazu, pozwalający na rozpoznawanie twarzy z wysokości 1,5 km. Zała współpracuje z rosyjskimi pociskami z serii Lancet. SA to pociski naprowadzane nurkujące, które potrafią krążyć nad polem walki przez długi czas, zanim uderzą w wybrany cel. Najnowsza rodzina Lancetów posiada własne systemy wizualnej identyfikacji celu za pomocą AI. Lancet ma układ skrzydeł typu X, co znacznie zwiększa jego manewrowość i stabilność w locie nurkowym do celu, a sam pocisk rozwija prędkość nurkowania do 300 km/h. Kadłub tego pocisku wykonany jest z kompozytu węglowego i tworzyw sztucznych, co dodatkowo utrudnia jego wykrywanie. W połączeniu z kamerą termowizyjną drona Zała pociski Lancet potrafią być doprawdy groźne, zwłaszcza w atakach nocnych. Według danych wywiadowczych Rosja produkuje 80...120 sztuk dronów Zała miesięcznie.

Trzecim dronem zwiadowczym stosowanym przez Rosję jest Supercam S350. Płatowiec ten jest wyjątkowo groźny ze względu na doskonałą optykę, pułap do 5 km oraz napęd elektryczny z baterią pozwalającą na lot przez 4...5 godzin. Dron o rozpiętości skrzydeł 3,5 m startuje z katapulty pneumatycznej (podobnie jak Orłany), a do lądowania używa spadochronu. Prędkość przelotowa 65...120 km/h oraz zasięg do 100 km, w połączeniu z zaawansowanym systemem łączności odpornym na zagłuszanie, czynią tę maszynę szczególnie problematycznym celem dla Ukrainy. Bezzałogowiec ten współpracuje z Lancetami i Krasnopolami i może działać autonomicznie za sprawą automatycznego rozpoznawania celów. Supercam S350 potrafi też tworzyć sieć Mesh celem zwiększenia zasięgu łączności i jej odporności na zagłuszanie. Wewnątrz znaleźć można chińskie silniki elektryczne Tiger Motors, sensory optyczne z Korei Południowej i mikrokontrolery z USA czy Europy. Wobec tej maszyny Ukraina stosuje dwa rodzaje ataków: drony przechwytujące oraz ataki na miejsca, z których drony startują.