Как устроены оптоволоконные дроны и зачем они нужны
Оптоволоконный дрон – это беспилотник, который подключается к оператору не по радиоканалу, а через тонкий волоконно-оптический кабель (оптоволокно). По этому кабелю передаются команды управления и сигнал с бортовой камеры, как по обычному интернет-проводу, только с помощью света.
В результате дрон вообще не использует радиоэфир для связи, что делает его нечувствительным к радиоэлектронному подавлению – глушилки просто нечему глушить.
Такая проводная «привязь» работает на расстоянии до десятков километров: уже испытывались модели с кабелем 20 км и более. Оптоволоконные FPV-дроны (First Person View – управляемые от первого лица по камере) активно применяются в зоне боевых действий, особенно когда противник пытается заглушить обычные беспилотники средствами РЭБ (радиоэлектронной борьбы).
В чем смысл такого усложнения?
Дело в том, что на современном поле боя радио-связь больше не гарантирована. Если обычный дрон передает управление и видео по радиоканалу, враг может засечь этот сигнал или подавить его помехами. Тонкий же оптоволоконный провод тянется от дрона к оператору, и никакого излучения наружу нет.
Дрон на «поводке» остается под надежным контролем даже в условиях сильнейших помех, за бетонными стенами, в лесах и даже под землей – там, где радио просто не пробивает. Недаром такие аппараты называют «электронно незаметными глазами», которые не боятся глушилок.
Оптоволокно vs радиоканал: краткое сравнение
Чтобы понять сильные и слабые стороны новой технологии, сравним оптоволоконные дроны с обычными беспроводными:
Преимущества оптоволоконной «привязи»
Новая технология сразу показала ряд преимуществ, за которые её и ценят военные.
- Во-первых, такой дрон практически неуязвим для глушения: сигнал идет по проводу, его нельзя заглушить или подменить радиопомехой. Там, где обычные беспилотники «слепнут» от РЭБ, оптоволоконный продолжает уверенно передавать HD-видео и принимать команды.
- Во-вторых, он радионезаметен. Отсутствие эфирного сигнала означает, что противник не поймает дрон радиолокатором для беспилотников и не вычислит позицию оператора по антенне. Проще говоря, оптоволоконный беспилотник «молчит» в эфире. Именно поэтому его нередко называют «невидимым».
- Кроме защиты от помех и скрытности, третье ключевое преимущество – стабильная связь на большой дальности. Радиосигнал, особенно от маленького FPV-дрона, затухает через несколько километров, да и то только при прямой видимости. Оптоволокно же позволяет уверенно управлять дроном на дистанциях 20+ км, даже если между оператором и аппаратом лес, здания или холмы. Нет понятия радиогоризонта – кабель можно протянуть куда угодно.
- Наконец, четвертое преимущество – помехи не создаются и для своих. Радиодроны мешают друг другу в большом количестве: эфир перегружается, частоты «топчутся» друг на друга. С оптоволокном такой проблемы нет – хоть десятки таких БПЛА могут работать рядом, не опасаясь взаимных помех. Это ценно, когда на узком участке фронта действует много дронов сразу.
Итак, оптоволоконные дроны дают вооруженным силам новые возможности. Однако вокруг этой новинки уже появилось и множество мифов, часто преувеличивающих достоинства или умалчивающих о недостатках. Давайте разберем главные заблуждения и посмотрим, где правда, а где рекламный эффект.
Миф 1: «Оптоволоконный дрон совсем невидим»
Важно понимать, что невидимость касается только радиоэфира. Да, оптоволоконный канал делает аппарат электронно незаметным – его невозможно обнаружить стандартными средствами радиоразведки, которые ищут излучение. Но это не значит, что дрон буквально невидим для врага. Он по-прежнему издает звук (жужжание моторов) и отражает свет. Камеры ночного видения и тепловизоры вполне могут засечь такой беспилотник, особенно если он не слишком мал. Более того, тянущийся провод иногда выдает позицию: на солнце тонкая нить может блеснуть, да и в инфракрасном спектре ее заметили куда отчетливее.
Военные отмечают, что оптоволоконные кабели на местности видно в тепловизор – вероятно, из-за нагрева на солнце или трения. А если от одного места (где сидит оператор) в разные стороны уходит сразу несколько блестящих нитей, нетрудно догадаться, что здесь центр управления. Таким образом, полностью «невидимым призраком» такой дрон не становится – он просто скрыт от радаров и радиоуха врага, но остается видимым и слышимым в обычном смысле.
Отдельно стоит упомянуть и маскировку при запуске. Обычный FPV-дрон часто выдает себя антенной и передатчиком у оператора – по ним охотится вражеская РЭР. У оптоволоконного оператора антенны нет, но сам факт запуска можно засечь визуально. Поэтому расчёт старается замаскироваться: пускать дрон из укрытия, ночью или с позиции, где противнику трудно его увидеть. В сумме же «невидимость» оптоволоконного БПЛА весьма относительна – незаметен радио-канал, а не сам летательный аппарат.
Миф 2: «РЭБ его не берёт, значит дрон неуязвим»
Действительно, электронные глушилки против такого дрона бессильны. Сигнал по кабелю нельзя перехватить, заглушить или подделать – в этом смысле оптоволоконный канал даёт полную защиту от радиоэлектронного вмешательства. Однако стоит помнить: помехи связи – не единственная угроза.
Дрон всё так же уязвим для обычных средств ПВО и ПРО. Его можно сбить пулемётом или даже дробовиком на близкой дистанции – собственно, военные напрямую рекомендуют стрелковое оружие как самое простое противоядие. Если дрон низко летит над окопами, вражеский солдат может попытаться перерубить или оборвать волоконный провод длинным штырем или даже очередью (попасть сложно, но шанс есть). Наконец, контрдроны – другие беспилотники-перехватчики – никуда не делись. Они могут таранить оптоволоконный аппарат или опять же повредить кабель. То есть все кинетические методы борьбы остаются в силе.
Кроме того, хоть РЭБ и не может глушить проводной канал, она может бить по другим системам дрона. Например, некоторые оптоволоконные FPV-дроны все же используют спутниковую навигацию для координат. Если так, то GPS/ГЛОНАСС сигнал можно заглушить – дрон ослепнет навигационно. Правда, чаще всего такие аппараты управляются вручную по камере и обходятся без GPS. Но в теории электромагнитное воздействие (тот же мощный импульс СВЧ или лазер) способно вывести из строя электронику беспилотника, даже не вмешиваясь в канал управления. Всё это означает: оптоволоконный дрон далек от абсолютной неуязвимости. Он просто исключает одну большую угрозу (РЭБ), но по-прежнему должен остерегаться пуль, осколков и перехватчиков.
Миф 3: «Дальность полета не ограничена (летай хоть на 100 км)»
Иногда можно услышать мнение, что раз оптоволокно дает отличную связь, то дрону чуть ли не все равно, как далеко лететь. Это не так – пределы есть, и весьма конкретные. Главный ограничитель очевиден: длина кабеля. Физически волоконный «поводок» бесконечным быть не может. Как выразился один эксперт, такой дрон – «как собака на привязи, которую нельзя удлинить до бесконечности». Обычно длина катушки, которую ставят на FPV-дрон, составляет от нескольких до нескольких десятков километров. Сейчас сообщается о применении катушек ~20 км, иногда до 30–40 км. Но даже 40 км – это конечная длина. Если цель дальше, дрон просто не дотянется по проводку.
Второй момент – время полета и расход кабеля. Волокно разматывается по мере удаления дрона. Когда он летит зигзагами или кружит, лишние метры провода тоже уходят в сторону и болтаются на земле. Из-за этого эффективная дальность до цели может быть меньше, чем длина кабеля – часть его израсходуется на маневры. К тому же сам дрон ограничен зарядом батареи, как и обычный. Прототип с 20-км проводом летал около 20 минут, а с доработками – до 46 минут. При скорости ~60 км/ч это и дает примерно 20 км боевого радиуса. То есть дальше 20–30 км актуальные оптоволоконные FPV-дроны пока не летают. Теоретически кабель можно сделать и длиннее, но тогда возникнут новые проблемы: катушка станет тяжелее, дрону придется тянуть лишний вес, а время полета сократится.
Наконец, прочность кабеля. Волоконная нить очень тонкая – обычно толщина порядка долей миллиметра. Специалисты отмечают, что оптоволокно довольно прочное (имеет прочность до сотен кг на разрыв), однако на практике на поле боя такие кабели рвутся регулярно. Любой острый край, ветка или горячий осколок может перебить связь. Бойцы находят обрывки оптических нитей по всей линии фронта – это значит, многие дроны не возвращаются, а их провод просто рвётся при ударе или падении. Таким образом, говорить об «неограниченной дальности» точно не приходится. Реальная дистанция ограничена и длиной «привязи», и временем полета, и риском обрыва этого тонкого каната.
Миф 4: «Оптоволоконные дроны уже повсеместно и решают исход войны»
Появление защищенных от РЭБ дронов, безусловно, повлияло на тактику. В СМИ их даже громко окрестили «супероружием» современной войны. Активно сообщается, что страны-участницы конфликта наладили массовое производство таких БПЛА.
Важно понимать, что оптоволоконные дроны – не панацея и не замена всем остальным БПЛА. У них своя ниша. Да, сейчас обе стороны конфликта спешно внедряют эту технологию, выпуская сотни аппаратов. Но по количеству они пока уступают привычным FPV-дронам, которые дешевле и проще.
Цена оптоволоконного дрона выше: сам кабель может составлять треть стоимости. Массово гнать тысячи таких комплектов тяжело и дорого, нужны километры спецкабеля. К тому же с появлением оптоволоконных дронов сразу начались поиски контрмер с обеих сторон. Военное противостояние – это вечная гонка «меча и щита». Любое новое преимущество длится недолго – противник со временем находит способы ответить. Уже сейчас применяют ловушки, сети, дробовики, обучают наблюдателей высматривать характерные блестящие нити на земле. Ни о каком абсолютном превосходстве речи не идёт.
Эксперты сходятся во мнении, что оптоволоконные беспилотники не станут доминирующим средством войны надолго.
Это очень полезное решение для текущих задач, но впереди маячат новые технологии. Например, дроны с элементами искусственного интеллекта, способные автономно находить цель, – они тоже не боятся РЭБ, ведь им не нужна постоянная связь с оператором.
С развитием таких систем значение операторских «привязных» дронов может снизиться. Таким образом, оптоволоконные FPV – лишь одна из вех технической эволюции. Они уже сейчас важны на поле боя, но не являются каким-то чудо-оружием, решающим исход сражений в одиночку. Скорее, это ответ на конкретную проблему (радио-глушение), который со временем усложнит жизнь противнику, но и потребует новых мер защиты.
Миф 5: «Сигнал по кабелю вообще невозможно перехватить»
Этот «миф» как раз недалек от истины. Перехватить управление или подглядеть видео с оптоволоконного дрона действительно практически нереально для противника. В отличие от радиоканала, где сигнал расходится вокруг и может быть пойман антеннами, оптический сигнал бежит внутри стеклянной жилы. Чтобы его перехватить, нужно физически подключиться к кабелю – грубо говоря, снять изоляцию и сделать ответвление.
Представьте, насколько это невыполнимая задача, когда дрон мчится на высоте, разматывая позади себя тончайшее волокно. Даже если предположить, что враг заметил и подцепил этот провод, что он там перехватит? Сигнал, скорее всего, шифруется цифровым протоколом, да и времени на «взлом» нет – через секунды дрон уже достигнет цели. Неудивительно, что военные называют риск перехвата управления «ничтожным». В обычных условиях связь по оптоволокну «практически невозможно перехватить или нарушить», подтверждают аналитики.
Единственный теоретический канал утечки – это сам операторский пункт. По некоторым данным, в месте, где кабель подключается к пульту управления, может «просачиваться» крошечный радио сигнал. Иначе говоря, электроника на операторской стороне иногда невольно излучает чуть-чуть радиоволн (наводки). Сейчас эти излучения столь малы, что обнаружить их чрезвычайно трудно. Но в будущем, возможно, появятся датчики, способные засечь даже такие слабые «подсветы» – тогда противник теоретически мог бы вычислить местоположение оператора по этому признаку. Однако о перехвате речи не идёт – максимум о наведении на цель. Таким образом, сигнал по оптоволокну можно считать защищенным от перехвата намного лучше, чем у любого радиодрона. Это одно из реальных достоинств технологии, а не вымысел.
Наверное, буду все-таки заканчивать. Ишь, разошлась)
Подписывайтесь!
Будем дальше обозревать, анализировать, сравнивать и развенчивать сказки-мифы.
С уважением, ваша Карина.