,

Komercyjne drony na wojnie – analiza możliwości technicznych,  taktycznych i przeciwdziałania.

Na współczesnym polu walki regularne armie świata wykorzystują bezzałogowe statki powietrzne – BSP (UAV, drony) do wykonywania zadań bojowych i rozpoznawczych [1]. BSP różnych klas przedstawiają konkretne walory taktyczno-techniczne umożliwiające im wykonywanie skomplikowanych zadań bojowych. Wojskowe BSP są konstrukcjami wysoko specjalizowanymi przez co ich koszt również jest wysoki.

W ostatnich latach można zaobserwować gwałtowny rozwój technologii w zakresie komercyjnych BSP. Powstało wiele komercyjnych BSP, przeznaczonych głównie do filmowania z powietrza. Wyposażone są w wysoko rozdzielcze kamery, a ich sterowanie możliwe jest przy użyciu urządzeń typu tablet lub smartfon. Popularność tego typu rozwiązań, nieustanny wzrost parametrów i możliwości technicznych przy jednoczesnym spadku ceny powoduje że rozwiązania te stały się obiektem zainteresowania grup przestępczych i terrorystycznych. Pierwotne cele i zastosowania komercyjnych BSP zostały zaadaptowane do celów przestępczych. Zastosowania komercyjnych BSP w działalności przestępczej obserwuje się w obszarach takich jak ataki terrorystyczne, szpiegostwo przemysłowe, przemyt, bezpośrednie ataki na osoby lub mienie oraz przypadkowe wypadki lub incydenty z udziałem komercyjnych BSP.

Grupy terrorystyczne z tzw. Państwa Islamskiego podczas działań w Syrii wielokrotnie wykorzystywały do działań komercyjne bezzałogowce [2] [3]. Pierwsze wykorzystanie komercyjnego BSP do ataku przez bojowników tzw. Państwa Islamskiego zostało zanotowane październiku 2016 r. podczas którego  zginęło dwóch kurdyjskich żołnierzy [4]. Atak nie był wyszukany, improwizowany ładunek wybuchowy ukryty w komercyjnym BSP eksplodował podczas inspekcji bezzałogowca przez kurdyjskich żołnierzy po jego przejęciu. Kreatywność terrorystów w niedługim czasie doprowadziła do powstania kolejnych, bardziej wyszukanych konstrukcji i metod ataku. Należy zaznaczyć, że Islamiści formalnie zapoczątkowali swój program budowy dornów i nadali mu wysoki priorytet [5]. W propagandowym filmie tzw. Państwa Islamskiego pt. The Islamic State: “Knights of the Departments – Wilāyat Nīnawā” opublikowanym 24 stycznia 2017 roku można rozpoznać sprzęt jaki jest wykorzystywany przez te grupy. Na filmie tym pokazane są liczne ataki z wykorzystaniem komercyjnych BSP, polegające na zrzucie improwizowanych ładunków wprost na cel.

W 2013 roku miał miejsce niebezpieczny incydent podczas konferencji z udziałem Angeli Merkel. Podczas wygłaszania mowy, niewielki BSP zawisł w niewielkiej odległości od mównicy na której znajdowały się szczególnie ważne osoby. Jak zauważają komentatorzy, nawet niewielki ładunek wybuchowy umieszczony na pokładzie tego BSP mógł spowodować poważne skutki [6].

Fot. 1 Niewielki BSP (Parrot) w bezpośredniej bliskości VIP podczas konferencji.

Wszystkie konstrukcje stanowiące komercyjnie dostępne BSP lub nieco bardziej zaawansowane konstrukcje oparte są elektronikę typu COTS (z ang. comertial of-the shelf) [7], czyli komercyjnie dostępną na rynku handlowym.

Analiza rynku komercyjnych bezzałogowych statków powietrznych oraz elektroniki wykorzystywanej do ich budowy określi ich możliwości taktyczne i ich potencjał bojowy, oraz umożliwi analizę możliwego przeciwdziałania.

ZARYS BUDOWY BSP

BSP konstruowane przez terrorystów opierając się o komercyjnie dostępne komponenty i elementy tzw. COTS (z ang.Commercial Of-The-Shelf). Komponenty i systemy komercyjne to gotowe produkty dostępne na rynku handlowym, wytwarzane dla ogółu. Produkty te nie są wytwarzane na zlecenie czy według szczegółowych specyfikacji wskazanych przez zamawiającego. Zaletą tych produktów jest ich szeroka dostępność oraz niewielka cena, ze względu na ich masową produkcję. Zastosowanie produktów COTS do budowy bezzałogowego statku powietrznego z przeznaczeniem do wykonywania zadań bojowych lub pozyskiwania danych rozpoznawczych daje duże możliwości przy relatywnie niewielkim nakładzie finansowych. Obrót takimi towarami nie jest monitorowany, a dostęp jest nieograniczony, co stwarza dogodne warunki dla grup terrorystycznych.

W skład bezzałogowego systemu powietrznego wchodzi [8]: platforma właściwa (UAV) i stacja kontroli (z ang. control station – CS) z modułem komunikacji i kontroli (z ang. communication and control – C2). Na platformie właściwej wyróżnia się moduły kontroli lotu (z ang. flight control module – FCM) oraz nawigacji (z ang. navigation module – NM), które niezbędne są do realizacji lotu. Platforma właściwa zdolna jest do przenoszenia dedykowanego ładunku funkcjonalnego. W przypadku platform przeznaczonych do lotów bojowych jest to zasobnik bojowy lub w wersji rozpoznawczej moduł pozyskiwania danych(z ang. data acquisition module –DAM) (rys. 1).

 

Rys. 1 Bloki funkcjonalne systemu bezzałogowego [8]

Platforma właściwa

Platforma właściwa stanowi urządzenie, zdolne do unoszenia się w atmosferze  i przenoszenia ładunku funkcjonalnego. Platforma ta integruje w fizyczny sposób wszystkie elementy techniczne instalowane na jej pokładzie, generuje siłę nośną zdolną przenosić ja samą wraz z ładunkiem funkcjonalnym. Ze względu na charakter wywoływania siły nośnej można wyróżnia się platformy cięższe od powietrza (aerodyny) na bazie stałopłatów (z ang. fixed-wing), wiropłatów (z ang. rotor-wing) oraz miękkopłatów (z ang. flexible wing) oraz lżejsze od powietrza (aerostaty) [8].

Rodzaj platformy będzie charakteryzował główne parametry taktyczno-techniczne BSP. Platformy wybierane do zadań bojowych  przez bojowników państwa islamskiego to stałopłaty z napędem (samolot) oraz wiropłaty (wielowirnikowiec).

Stacja kontroli

Stacja kontroli stanowi stacjonarny, mobilny lub przenośny zespół urządzeń technicznych wraz z oprogramowaniem, przeznaczonych do kontroli, monitorowania i kierowania platformą bezzałogową [8]. W zakresie urządzeń typu COTS z reguły stacja kontroli opiera się o nadajnik radiowy przeznaczony do zdalnego sterowania (RC – z ang. radio controll) oraz przenośny komputer z oprogramowaniem lub smartfon. Wiele oferowanych na rynku stacji kontroli typu COTS współpracują z smartfonem na którym wyświetlana jest pozycja geograficzna BSP na tle mapy (Google Map), obraz video bezpośrednio z kamery pokładowej oraz wiele innych dodatkowych funkcji.

Komunikacja i kontrola

Moduł komunikacji i kontroli zapewnia niezbędną wymianę informacji pomiędzy operatorami naziemnej stacji kontroli, a systemami platformy latającej. Komunikacja odbywa się w dwóch kierunkach. Sygnały nadawane w kierunku platformy, którymi przekazuje się komendy telesterowania (tzw. uplink) oraz sygnały odbierane  z platformy, którymi przekazywane są dane telemetryczne (tzw. downlink).

Wojskowe BSP wykorzystywane jako cele artyleryjskie, wykorzystują zwykle niechronioną komunikację w zakresie pasma UKF (30 -300 MHz), pasma L (1-2 GHz) oraz pasma C (4-8 GHz), natomiast BSP szczebla taktycznego wykorzystują komunikację chronioną. W tym celu stosuje się m.in. bezpośrednie modulowanie nośnej sekwencją kodową (z ang. direct sequencing spread spectrum modulation) lub techniki przeskoku częstotliwości (z ang. frequency hopping techniques). BSP wykorzystywane w celach rozpoznawczych wykorzystują transmisję dwustronnie chronioną kryptograficznie [9].

W zastosowaniach COTS komunikacja z BSP odbywa się w pasmach radiowych i z mocami nadajników, które mogą być używane bez zezwolenia. Przepisy prawa telekomunikacyjnego określają, politykę regulacyjna w zakresie gospodarki zasobami częstotliwości oraz kontroli spełniania wymagań dotyczących kompatybilności elektromagnetycznej. Wszystkie odstępne komercyjnie BSP oraz urządzenia nadawczo-odbiorcze spełniają te wymagania (w granicach unii Europejskiej oznaczenie CE, w granicach USA oznaczenie FCC).

Z punktu widzenia komunikacji z BSP wykorzystanie pasm ogólnodostępnych nie jest najlepszym rozwiązaniem, a zasięg bezpiecznej komunikacji z będzie ograniczony do maksymalnie kilku, kilkunastu kilometrów
w sprzyjającym terenie. W skrajnych przypadkach może się okazać, że zajętość kanałów będzie tak duża, ze zestawienie bezpiecznej komunikacji z BSP będzie niemożliwe. Przepadek taki może mieć miejsce np. w okolicach gęsto zamieszkałych gdzie istnieje dużą liczba punktów dostępowych sieci WiFi
a komunikacja z BSP odbywa się w pasmie 2,4 GHz. W takim przypadku zestawienie bezpiecznej łączności w wolnym kanale może być niemożliwe. Przykład typowej komunikacji z BSP w oparciu o 3 pasma radiowe przedstawiono na 2. Pasmo 2,4 GHz przeznaczone jest do przesiania sygnałów sterowania, 433 MHz do przesyłania danych pomiędzy BSP a stacją naziemną, 5,8 GHz do przesyłania strumienia video.

Rys. 2 Przykład komunikacji z BSP opartej o 3 pasma radiowe [10].

Istnieje jeszcze jedna grupa urządzeń, wykorzystywanych legalnie przez amatorów i nielegalnie po modyfikacji, które nie leżą w zgodzie z prawem, przez grupy terrorystyczne,  urządzenia typu LRS (z ang. Long Range System). Są to nadajniki i odbiorniki radiowe, które współpracują ze standardowymi oferowanymi przez rynek modelarski nadajnikami RC, zwiększające ich skuteczny zasięg działania. Nadajniki pracują głównie w paśmie częstotliwości 433 MHz oraz ze zwiększonymi mocami (do około 2 W) co przy użyciu anten kierunkowych
z naprowadzaniem gwarantuje wykonywanie zadań BSP oraz transmisję obrazu nawet do 100 km[1]. Zwiększenie mocy LRS, a przy tym skutecznego zasięgu, jest technicznie bardzo proste.

Autopilot

Autopilot (pilot automatyczny) to urządzenie służące do automatycznego kierowania wykonywaniem określonych czynności statku powietrznego. Urządzenie to może występować w postaci oddzielnego modułu, który zasilany jest danymi  z modułów nawigacji i orientacji, kontroli lotu i awioniki oraz komunikacji i kontroli. Bazując na rzeczywistych danych odbieranych z tych modułów oraz zaprogramowanych w pamięci zadaniach (reakcjach na dane) moduł autopilota wydaje komendy do modułu kontroli lotu i awioniki, powodując wykonanie zadanej czynności przez statek powietrzny [8].

Aktualnie producenci pilotów automatycznych przeznaczonych do niewielkich bezzałogowych statków powietrznych  integrują wszystkie moduły (nawigacji, orientacji, kontroli i komunikacji) umieszczając je w jednym zwartym urządzeniu, często dostarczają też autopilota z dedykowaną do współpracy z nim stacją kontroli. Koncepcja integracji wszystkich modułów umożliwia zastosowanie pojedynczego, kompletnego rozwiązania obejmującego wszystkie aspekty autonomicznego lotu BSP. Ilość dodatkowych funkcji świadczy o poziomie technologicznym autopilota. Przodujące rozwiązania na rynku umożliwiają:

  • kontrolę wielu różnych typów aerodyny;
  • kontrole ponad 24 serwomechanizmów uwzględniając w tym różne konfiguracje powierzchni sterowych danego BSP, np. rozdzielne klapy, wsparcie dla klapolotki, usterzenie typu Rudlickiego, dzielony ster kierunku, brak steru kierunku, lub płatowiec typu latające skrzydło;
  • konfigurację częstotliwości oraz typu sygnału sterującego serwomechanizmami – rozszerza to spektrum serwomechanizmów, które mogą zostać zainstalowane na platformie;
  • algorytm autonomicznego startu i lądowania;
  • algorytm wyprowadzania platformy z sytuacji krytycznej (np. lądowanie awaryjne wykorzystując autorotację, wyprowadzenie z korkociągu lub przeciągnięcia);
  • wejście systemu wizyjnego przewidzianego do transmisji obrazu
    z pokładu platformy do stacji kontroli;
  • odbiór pełnej oferty systemów nawigacji satelitarnej łącznie z RTK GPS;
  • algorytmu wspierające nawigację (powrót do bazy) w przypadku utraty sygnału ze stacji kontroli;
  • stacja kontroli i oprogramowanie do treningu operatora (symulacji);
  • autopilot współpracuje z wieloma stacjami kontroli;
  • funkcja przekazywania platformy pomiędzy kolejnymi stacjami kontroli umieszczonymi na trasie przelotu;
  • nanoszenie informacji nawigacyjnych lub o stanie systemów pokładowych na tor wizyjny;
  • transmisja pełnych danych telemetrycznych do stacji kontroli,
  • pełna sensoryka typu: żyroskopy, akcelerometry, magnetometry, kompas magnetyczny, wysokościomierz laserowy (radarowy, barometryczny), wariometr itp.;
  • kontrola kamery pokładowej.

Gotowe i kompletne zestawy komercyjnych BSP nie dysponują pełnymi w/w funkcjonalnościami. Uruchomienie wszystkich wyżej wymienionych wymaga zastosowania zaawansowanego autopilota, których nie instaluje się do niedrogich ogólnodostępnych BSP. Producenci chcąc uniknąć problemów z użytkownikami podczas eksploatacji czyniąc je bardzo przyjazne obsłudze, często automatyzując wiele funkcji. Wykorzystanie zaawansowanych autopilotów wymaga już pewnej wiedzy, ale dostarcza przy tym bardzo dużo zaawansowanych funkcjonalności.

W ocenie autora zastosowanie rozwiązań typu Open Source oraz Open Hardware, czyli technologii otwartego oprogramowania i sprzętu umożliwia wyposażenie BSP w dowolne funkcjonalności, gwarantując mu pełną autonomię. Urządzenia te, wykorzystywane szeroko przez naukowców [10] i dostępne na rynku bez ograniczeń, mogą być zdolne do przenoszenia i wykonywania skomplikowanych zadań bojowych, bez kontroli operatora, całkowicie autonomicznie. Aktualnie, ograniczeniem wydaje się być potencjał intelektualny potencjalnych użytkowników.

KOMERCYJNE BSP – PRZEGLĄD

W rozdziale tym dokonano przeglądu komercyjnie dostępnych BSP. Ze względu na ilość aktualnie produkowanych komercyjnych BSP analizie poddano tylko te marki, które posiadają uznaną renomę i niezawodność, przedstawiają minimalny możliwy potencjał bojowy oraz są dostępne na rynku handlowym. W zakresie analizy elektroniki skupiono się na dostępnych autopilotach i płatowcach zdolnych wykonać lot autonomiczny, mają konstrukcję modułową i są przewidziane przez producenta do przenoszenia dodatkowych ładunków. Dyskusję parametrów taktyczno-technicznych przeprowadzono w kontekście potencjalnego wykorzystania do ataków terrorystycznych.

W tabeli 1 zastawiono najbardziej popularne na rynku konstrukcje. Oznaczenia jakie przyjęto w tabeli: T  – tak (posiada pełną funkcjonalność), O – ograniczenia (nie posiada pełnej funkcjonalności np., kamera bez stabilizacji, nie pełna automatyka lotu, brak pełnych dodatkowych programowanych funkcji), N – całkowity brak zdolności, GPS – odbiornik systemu GPS, GLO – odbiornik systemu GLONAS. Dane zasięgów podane są dla parametrów deklarowanych przez producenta zgodnie z normami FCC, Auto – tryb lotu autonomiczny (po wyznaczonej trasie wg. mapy ), Auto Fail Safe – funkcja bezpieczeństwa aktywowana jest standardowo np. w przypadku utraty łączności ze stacja naziemną (BSP powraca do miejsca startu).

 

Tabela 1. Zestawienie komercyjnych BSP

Nazwa Dane taktyczno-techniczne
Waga [g] Prędkość Max [m/s] Czas max (min) Dystans max [km] Nawigacja Kamera Auto Częstotliwość [GHz] Auto Fail Safe Funkcja + max ładunek [kg] Zawis
DJI Phantom 3 STD 1216 16 25 1 GPS T O 5,725 – 5,825 T O (0,2-0,4) T
DJI Phantom 3 ADV/PRO 1280 16 23 5 GPS GLO T O 2,400 – 2,483 T O (0,2- 0,4) T
DJI Phantom 4 1380 20 25 5 GPS GLO T O 2,400 – 2,483 T O (0,2-0,4) T
DJI Insire I 3060 22 18 5 GPS T O 2,4 i 5.8 T O T
DJI AGRAS MG-1 22500 10 22 1 GPS N T 2,400 – 2,483 T T (10 kg spray[2]) T
3DR SOLO 1800 26 25 8 GPS GLO O T 2,400 – 2,483 O T (0,42) T
Skywalker X-8 3200 25 120-160 155 GPS GLO T T 2,4 i 0,433 O T (1-2) N
Skywalker EVE-2000 3800-4600 23 120-160 155 GPS GLO T T 2,4 i 0,433 O T (1-2) N
Skywalker WALL-E2000 2500-3000 23 60-120 70 GPS GLO T T 2,4 i 0,433 O T (0,5-1) N

Wielowirnikowce

Wielowirnikowce należą do grupy wiropłatów, czyli statków powietrznych wytwarzające siłę nośna głównie w wyniku oddziaływania powietrza z wirnikami o osiach zasadniczo pionowych. Śmigłowce, również zaliczane do wiropłatów, są wyposażone w jeden lub dwa wirniki. Wielosilnikowe wyposażone są w minimum trzy wirniki (tricopter) lub więcej (quadocopter – 4 wirniki, hexacopter – 6 i octocopter – 8 wirników).

Wielowirnikowce są bardzo popularne wśród filmowców. Umożliwiają wykonywanie precyzyjnych manewrów oraz zawis z kamerą na pokładzie, przy tym posiadają wysoką stabilność w locie. Czas lotu ograniczony jest pojemnością akumulatorów napędowych oraz masą startową i wynosi średnio od 20 do 60 minut.

Głównym przeznaczeniem wielowirnikowców przedstawionych w tabeli 1 jest filmowanie z powietrza. Autopilot zastosowany w DJI Phantom nie umożliwia zaprogramowania dodatkowych funkcji a wykonanie lotu po zaprogramowanej trasie jest ograniczone. Pilot w pierwszej kolejności musi wykonać lot do punktów i zapamiętać je, następnie BSP pokonuje samodzielnie trasę. Dodatkowo funkcja Fail Safe jest na stałe zaprogramowana i nie można jej wyłączyć. W przypadku utraty łączności ze stacja bazową BSP powraca automatycznie do pozycji startu (RTH – Return To Home). Stwarza to pewne taktyczne ograniczenie, ułatwia ewentualne zakłócenie i przez co jest możliwość przerwania lotu. Brak możliwości programowania dodatkowych funkcji stwarza konieczność improwizowanych rozwiązań aby wykonać zrzut ładunku. (Fot. 2).

Fot. 2 DJI Phantom z improwizowanymi zrzutniami ładunków

Z innych komercyjnie dostępnych rozwiązań należy zwrócić szczególną uwagę na DJI AGRAS MG-1, przeznaczony jest standardowo do wykonywania oprysków rolniczych. Urządzenie jest wyposażone w 10 kg zasobnik umożliwiający  wykonywanie precyzyjnych oprysków po zaplanowanej wcześniej trasie. Dorn jest zdolny wykonać programowany lot i w wyznaczonych punktach dokonać oprysku. Niebezpieczeństwo stanowi możliwość wykorzystania tego statku powietrznego niezgodnie z przeznaczeniem do rozpylenia bojowych środków trujących.

3DR SOLO oferowany jest z kontrolerem lotu Pixhawk. Kontroler ten jest w pełni programowalny, umożliwia wykonywanie programowanej trasy w oparciu o wcześniej wskazane punkty trasy (z ang. way points) oraz dowolnych funkcji (np. zrzut ładunku w puncie trasy). Dodatkowo funkcja bezpieczeństwa tzw.fail safe może zostać wyłączona. Ewentualna utrata łączności z bazą nie spowoduje powrotu do pozycji startowej, a BSP będzie wykonywał zadanie do czasu zakończenia programu. Potencjalnie daje to możliwość wykorzystania do konstrukcji improwizowanych „pocisków” typu strzel i zapomnij i ataków „samobójczych”, czyli bezpośredni dostarczenie ładunku wybuchowego w wybrany punkt. Kontroler Pixhawk obsługuje wszystkie rodzaje platform bezzałogowych i jest najbardziej uniwersalnym i wszechstronnym autopilotem na rynku, a przy tym jego cena jest bardzo niska [10].

Tabela 1 nie zawiera konstrukcji specjalnych platform, które budowane są pod kontem optymalizacji konkretnych parametrów np. zasięg czy nośność.  Jak wykazuje analiza doniesień prasowych oraz obrazów udostępnianych w środkach przekazu, można wywnioskować, że grupy terrorystyczne budują BSP oparte o komercyjne elementy i elektronikę. Zoptymalizowane są one pod kontem największej nośności i zasięgu, umożliwiajają wykonanie funkcji „zrzut” na konkretnej pozycji (Rys. 3, Rys. 5).  Sposoby budowy takich konstrukcji są znane od lat w świecie modelarskim i są dobrze opisane w literaturze fachowej oraz w sieci Internet.

Fot. 3 Przejęty wielowirnikowiec konstrukcji specjalnej (ładunek wybuchowy, elektronika DJI, odbiornik GPS, prosta aluminiowa rama, kamera transmisji obrazu dla operatora)

 

Fot. 4 Wzmocniony Skywalker X-8 podczas startu (widoczne dwie improwizowane bomby gotowe do zrzutu), żródło: klatka z filmu The Islamic State: “Knights of the Departments – Wilāyat Nīnawā”

Stałopłaty

Stałopłat, czyli aerodyna o nieruchomych powierzchniach nośnych. Do stałopłatów zaliczane są wszystkie cięższe od powietrza statki latające, które utrzymują się w powietrzu dzięki sile nośnej wytworzonej przez nieruchome powierzchnie nośne. W odróżnieniu od wiropłatów są zdolne do długotrwałego i szybkiego lotu przy zdecydowanie niższym zużyciu energii. Do startu i lądowania wymagane jest pewien niewielki obszar (startowisko). Nie są zdolne do pionowego startu i lądowania oraz zawisu nad punktem. Umożliwiają przenoszenie ładunków o większej masie.

Terroryści tzw. Państwa Islamskiego przystosowali komercyjnie dostępne latające skrzydło Skywalker X-8 do wykonywania zadań bojowych. Jest to model wykonany z pianki EPO (z ang. Expanded PolyOlefin – Spieniona PoliOlefina Ekspandowana) o rozpiętości 2120mm, bardzo popularny wśród modelarzy i przeznaczony do lotów typu FPV (z ang. First Person View). Model ten posiada dużą przestrzeń ładunkową, a konstrukcja latającego skrzydła zapewnia mu wystarczająca sztywność aby przenosić dodatkowy ładunek. Ograniczeniem maksymalnej masy ładunku jest sztywność piankowego skrzydła, odpornośc na frater i moment skręcający. Z deklaracji producenta wynika, że całkowita masa startowa wynosi 3200 g, odliczając układ napędowy (320-1300g)  i masę skrzydła (880 g) można przyjąć, że maksymalna masa ładunku to od 1000 do 2000 g.
Z łatwością można jednak podnieść maksymalną nośność. Przy maksymalnej masie startowej 3200 g obciążenie skrzydła wynosi 40 g/dm2 (powierzchnia nośna wynosi 80 dm2). Wzmacniając skrzydło poprzez pokrycie kompozytem (tkanina szklana lub węglowa nasączona żywicą epoksydową lub polimerową) oraz umieszczenie dodatkowych węglowych dźwigarów uzyskać można wystarczającą sztywność. Sztywne skrzydło można obciążyć bezpiecznie do 75 g/dm2 , w wyniku czego maksymalna masa startowa zwiększa się do 6000 g. Ładunek bojowy może wynosić nawet do 4000 g. Wzmocniona konstrukcja widoczna jest na Fot. 4, stalowy kolor farby pokrywa laminat. Rys. 5 prezentuje seryjną wersję czarną, bez wzmocnień.

Fot. 5  Skywlker – przejęty (uzbrojony)

TAKTYKA

Taktyka wykorzystania komercyjnych BSP przez terrorystów ewoluuje i przyjmuje różne formy, w zależności od zaangażowania technicznego konstruktorów.

Można wyróżnić następujące cele działania z wykorzystaniem BSP:

  • latająca pułapka – metoda ataku latającą pułapką została zastosowana jako pierwsza, a atak polegał na umieszczeniu we wnętrzu obudowy BSP ładunku wybuchowego. BSP ląduje w rejonie i pozostaje. Ewentualna próba ingerencji w BSP, czy manipulacji kończy się samoczynną detonacją. Działania takie posiada niewielką skuteczność i nie wymaga wielu przygotowań. Wykorzystać można małe komercyjne i tanie bezpilotowce;
  • wskazanie celu i atak bombowy – metoda polega na obserwacji rejonu lub obiektu ataku, wskazanie VIP lub jego lokalizacji. BSP musi być wyposażony w system nadający obraz wideo. W rejonie ataku umieszcza się duży ładunek wybuchowy, który jest zdalnie inicjowany w momencie kiedy cel osiągnie wymaganą pozycję. Tradycyjnie ochrona konwoju wypatruje ukrytych obserwatorów w rejonie podłożenia bomby, co daje pewną informację o potencjalnym niebezpieczeństwie. Niewielki komercyjny BSP na wysokości 200 metrów jest praktycznie niezauważalny dla nieuzbrojonego oka;
  • dostarczenie (zrzut) ładunku klasycznego lub masowego rażenia – ładunki klasyczne lub masowego rażenia umieszczone na pokładzie BSP zostają dostarczone lub zrzucone w punkcie, wprost na cel. Wymagana jest nieco bardziej zaawansowana konstrukcja i nośność platformy. Z reguły są to konstrukcje budowane z elementów COTS i optymalizowane pod to zadanie;
  • latający pocisk – na pokładzie BSP umieszcza się ładunek wybuchowy inicjowany kontaktowo. BSP wykonuje programowany, samobójczy lot na cel, z reguły stacjonarny (baza, stanowiska ogniowe);
  • przenoszenie broni – na BSP montuje się klasyczna broń automatyczną lub inną np. miotacze ognia, która może zostać zdalnie użyta.
  • rozpoznanie – typowe rozpoznanie fotograficzne lub termograficzne terenu, budowanie ich mapy lub modelu, szczególnie wrażliwych lokalizacji (elektrownie atomowe, rafineria, tamy, jednostki wojskowe, bazy, itp. )

Fot. 6 Moment zrzutu ładunku na czołg. Ładunek upada precyzyjnie na widocznego obserwatora we włazie, w wyniku którego żołnierz ponosi śmierć. Źródło: klatka z filmu The Islamic State: “Knights of the Departments – Wilāyat Nīnawā”

Fot. 7 Plan lotu – widoczne punkty zwrotu i cele misji (misja samobójcza, bombardowanie, lot rozpoznawczy, trening) [2]

PRZECIWDZIAŁANIE

Komercyjne BSP w rękach grup terrorystycznych są stosunkowo nowym zjawiskiem. Ataki, które zakończyły się sukcesem, były spowodowane przede wszystkim zaskoczeniem oraz wciąż niską świadomością potencjalnego zagrożenia. Niewiele osób spodziewa się ataku ze strony małych latających obiektów. Popularnie BSP kojarzone są z dużymi bojowymi statkami powietrznymi należącymi do armii.

W ocenie autora, możliwe przeciwdziałanie wykorzystania komercyjnych BSP do ataków terrorystycznych można oprzeć o działania takie jak: ograniczenie handlu, ograniczenia systemowe, zakłócenia elektroniczne oraz działania bezpośrednie.

Ograniczenie handlu, embargo, obejmuje wprowadzenie zakazu sprzedaży elementów do budowy BSP, od platform, poprzez silniki, układy zasilania, po zaawansowane kontrolery lotu. Sklepy internetowe oferujące pełen zakres wyspecjalizowanej elektroniki modelarskiej, szczególnie umieszczone na terenie Chińskiej Republiki Ludowej, dostarczają produkty na terenie całego świata. Ograniczenie obejmować mogłoby kraje, w których wyraźną aktywność prowadzą grupy terrorystyczne.

Fot. 8 Przejęta w rejonie Iraku lista zakupowa elementów do budowy BSP [2]

Przeciwdziałanie systemowe obejmuje bezpośrednie współdziałanie z producentami autopilotów w celu wyznaczenia stref zakazu lotu. Firma DJI w swoich kontrolerach zaimplementowała standardowo tzw. strefę zakazu lotów (z ang. no flying zone). BSP DJI typu Phantom przed startem muszą uzyskać pełny odbiór sygnału GPS tzw. fix. Algorytm sprawdza w jakim rejonie znajduje się pozycja startu. Jeżeli znajduje się w strefie zakazu lotów, start jest niemożliwy. Strefy te są wyznaczane przez producenta i obejmują bezpośrednie otoczenie lotnisk i wrażliwych obiektów (w Polsce jest nim np. Stadion Narodowy, w obrębie którego start jest zablokowany). Uzgodnienie z producentem nowych stref w rejonach zagrożenia atakami terrorystycznymi, może w pewien sposób ograniczyć niepożądane starty. W autopilotach innych producentów jest możliwość wyznaczenia rejonu zabronionego tzw. geo fence (geograficzny płot). Standardowo wyznacza go użytkownik chcąc wykonywać bezpiecznie operacje w pobliżu rejonu, który może stwarzać zagrożenie dla obiektu latającego. Kontroler lotu analizując bieżącą pozycję zapobiega przemieszczeniu się do rejonu ograniczonego geograficznie. Te funkcje dla rejonu działań terrorystycznych mogą zostać zaimplementowane przez producenta na stałe, bez możliwości zmiany. Nie dotyczy to oczywiście autopilotów opartych o koncept Open Source i Open Hardware, w których otwartość oprogramowania uniemożliwia skuteczne wprowadzenie jakiegokolwiek ograniczenia.

Zakłócenia elektroniczne to jedna z najskuteczniejszych metod przeciwdziałania niepożądanym operacjom powietrznym wykonywanym przez komercyjne BSP. Metoda ta polega na całkowitym uniemożliwieniu komunikacji pomiędzy nadajnikiem RC oraz odbiornikiem w powietrzu, co w większości przypadków spowoduje aktywacje protokołu bezpieczeństwa tzw. fail save i powrót BSP do pozycji startu lub upadek jeśli funkcja fail safe niepoprawnie funkcjonuje. Komercyjne BSP pracują w paśmie ISM (z ang. Industrial, Scientific, Medical – „przemysłowe, naukowe, medyczne” co bardzo ogranicza wybór częstotliwości zakłócania, a przeważająca liczba nadajników pracuje w paśmie 2,4 GHz i 5,8 GHz z mocami rzędu kilkudziesięciu miliwatów. Przykładem takiego rozwiązania jest system Drone Defender (Rys. 3), który powoduje zakłócenie odbioru sygnału GPS i RC .

 

Rys. 3 Drone Defender – osobisty system zakłócania BSP [11]

 

System Drone Defender może zostać użyty przez operatora celem uniemożliwienia wlotu w strefę zabronioną, np. podczas ochrony VIP lub zgromadzeń czy wydarzeń masowych, umożliwia jednocześnie sprowadzenie BSP na ziemię i kontrolowanie jego lądowania.

Kolejnym przykładem systemu, przeznaczonym do ochrony stacjonarnych wrażliwych obiektów jest system AUDS (z ang. Anti-Uav Defence System), który wykorzystuje radar dopplerowski do wykrycia obiektu latającego oraz elektro-optyczny system śledzenia i identyfikacji obiektów. Po wykryciu BSP następuje jego śledzenie i identyfikacja, w tym czasie też wykonywana jest analiza radiowego sygnału sterowania BSP oraz analiza i zapis obrazu. Jeśli BSP przekroczy wyznaczoną strefę bezpieczeństwa następuje jego przejęcie, poprzez emulację sygnałów sterowania, lub jeśli to jest niemożliwe zakłócanie. Urządzenie jest zdolne do kontrolowanego sprowadzenia BSP na ziemię lub w wybrany punkt. Rozwiązania zastosowane w tym urządzeniu są nowością na rynku i oczekują na akceptację urzędu patentowego [12].

Fot. 9 AUDS – stacjonarny system obrony przez BSP (źródło: http://www.blighter.com/products/auds-anti-uav-defence-system.html)

Działania kinetyczne  – polegają  głównie na gwałtownym dostarczeniu do BSP energii kinetycznej, która w fizyczny sposób niszczy elementy BSP i uniemożliwia kontynuowanie lotu. BSP mogą być są niszczone np. ogniem kierowanej artylerii lub broni maszynowej.. Jednym z kompletnych rozwiązań w tym zakresie jest system EAPS [13] (z ang. Extendedd Area Protection and Survivability Integrated Demonstator), który przeznaczony jest do niszczenia BSP wszelkich rodzajów.

Ostatnią grupą metod przeciwdziałania BSP, należącą do działań bezpośrednich, to przejęcie. Przejęcie BSP polega na fizycznym ujęciu BSP w locie przez inny BSP  [14], lub przez wytrenowane ptaki drapieżne [15]. Drone Interceptor MP200 to system zbudowany do przejmowania komercyjnych BSP. Bazuje na specjalizowanym wielowirnikowcu, który przy pomocy specjalnej siatki przejmuje komercyjnego BSP. Urządzenie i system został poddany procedurze patentowej.

Fot. 10 Drone Interceptor MP200 – system do przejmowania zagrażających  BSP

PODSUMOWANIE

Szybki rozwój rynku komercyjnych BSP uczynił te urządzenia bardzo dostępnymi. Do wykonania lotu komercyjnym BSP nie trzeba już posiadać wysokich umiejętności pilotażu, technicznej wiedzy z zakresu modelarstwa czy elektroniki. Rynek komercyjnych BSP został opanowany przez konstrukcje automatyzujące każdą fazę lotu. Rola użytkownika sprowadza się do minimum, do wskazania kierunku i wysokości lotu. Najnowsze produkty firmy DJI, aktualnie największego producenta i potentata na rynku komercyjnych BSP do zdolne unikać przeszkód, realizować stabilny lot wewnątrz pomieszczeń, a przy tym udostępniając i rejestrując wysokiej jakości obraz z kamery na pokładzie. Potencjał urządzeń wykorzystany w przewidziany sposób jest bardzo duży, jednak jak przedstawiono, istnieje też możliwość wykorzystania  komercyjnych BSP lub opartych o elektronikę COTS do celów przestępczych lub terrorystycznych.

W ocenie autora, niezbędnym jest przygotowanie się do sytuacji kryzysowych z udziałem komercyjnych BSP na terenie Kraju i uwzględnienie w procedurach służb państwowych działania na wypadek ataku lub zagrożenia ze strony komercyjnego BSP. Potencjalny atak może być szybki, celny i skuteczny, przy niewielkim zaangażowaniu środków. Konieczne jest wsparcie techniczne służb i wyposażenie ich funkcjonariuszy w niezbędne środki i techniki przeciwdziałania.

 

BIBLIOGRAFIA

[1]      P. Burdziakowski, “Bezzałogowe statki powietrzne,” Przegląd Morski, pp. 12–17, Jul-2011.

[2]      D. Rassler, M. Ubaydi, and V. Mironova, “CTC perspectives – The Islamic State’s drone documents: management, acquisitions, and DIY Tradecraft,” Combating Terrorism Center at West Point, 2016. [Online]. Available: https://www.ctc.usma.edu/posts/ctc-perspectives-the-islamic-states-drone-documents-management-acquisitions-and-diy-tradecraft.

[3]      D. Rassler, “Drone, counter drone: observations on the contest between The United States and Jihadis,” CTC Sentin., vol. 10, no. 1, 2017.

[4]      M. Schmidt and E. Schmitt, “Pentagon Confronts a New Threat From ISIS: Exploding Drone,” The New York Times, 2016.

[5]      D. Rassler, “Remotely Piloted Innovation: Terrorism, Drones and Supportive Technology,” West Point, 2016.

[6]      T. B. Lee, “Watch the Pirate Party Fly a Drone in Front of Germany’s Chancellor,” Washington Post, no. September 18, 2013.

[7]      P. Burdziakowski and J. Szulwic, “A commercial of the shelf components for a unmanned air vehicle photogrammetry,” in 16th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2016, 2016.

[8]      P. Burdziakowski, “Przegląd budowy i funkcjonalności współczesnych bezzałogowych statków powietrznych do celów fotogrametrycznych,” Biul. WAT, vol. LXV, no. 4, pp. 1–24, 2016.

[9]      R. Austin, Unmanned Aircraft Systems – UAVS Design, Development and Deployment. 2010.

[10]    P. Burdziakowski, “Low cost hexacopter autonomous platform for testing and developing photogrammetry technologies and intelligent navigation systems,” in Environmental Engineering 10th International Conference, 2017.

[11]    UAS Magazine Staff, “Detecting, Controlling Dangerous UAVs,” UAS Magazine. [Online]. Available: http://www.uasmagazine.com/articles/1332/detecting-controlling-dangerous-uavs. [Accessed: 21-Feb-2017].

[12]    Security Middle East, “Counter drone Anti-UAV system unveiled by British trio,” 2015. [Online]. Available: http://securitymiddleeast.com/2015/05/19/counter-drone-anti-uav-system-unveiled-by-british-trio/. [Accessed: 20-Feb-2017].

[13]    L. Manfredi, “Extendedd Area Protection and Survivability Integrated Demonstator,” 2016 ARMAMENTS SYSTEMS FORUM, 2016. [Online]. Available: http://www.dtic.mil/ndia/2016armament/18295_Luciano.pdf. [Accessed: 22-Feb-2017].

[14]    M.A.L.O.U, “MPI 200 INTERCEPTOR DRONE,” Comertial Offer, 2016. [Online]. Available: http://www.malou-tech.fr/Documentations/OffreMpi200_US.pdf.

[15]    Mohit Kumar, “Dutch Police Training Eagles to Take Down Rogue Drones,” The Hacker News, 2016. [Online]. Available: http://thehackernews.com/2016/02/police-eagle-drone-hunting.html. [Accessed: 22-Mar-2017].

 

[1] Źródło: https://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?1661795-New-round-trip-world-record-100-200-Km!!!

[2] Funkcja spray – bezzałogowiec zdolny rozpylać do 10 kg substancji płynnej.

 

Autor: Paweł Burdziakowski

Każdorazowe wykorzystanie tekstu wymaga podania źródła.

Oryginał został opublikowany w Przeglądzie Sił Zbrojnych 4/2017

Dokładne dane cytowania dostępne w zakładce O Mnie

0 komentarzy

Odpowiedz

Chcesz wziąć udział w dyskusji?
Śmiało, napisz coś!

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *