Микрофоны как часть системы ПВО? Звучит странно, но работает на высоком уровне, ведь война ускоряет разработку новых, действенных и дешевых средств борьбы с врагом. Вот только интересно, почему все происходит за счет общественных пожертвований?
Год назад Виталий Шабунин рассказывал о том, как мобильные телефоны будут слушать небо и передавать зенитчикам траекторию шахидов для скорейшего уничтожения. Я слушал это, конечно, не как “космические корабли будут бороздить просторы вселенной”, но, скажем так, с присущим мне скепсисом а-ля поживем-увидим.
И вот уже “The Economist” восторженно расхваливает именно такую нашу систему. Причем из нее идут данные даже в “Дельту” – еще одну систему, которую сделали военные айтишники вопреки сопротивлению армейских бюрократов. Эта статья в крутом издании – неожиданная, но заслуженная реклама украинских мозгов западным читателям.
Автоперевод статьи в The Economist:
Как новая украинская технология предотвращает российские воздушные атаки. Это новаторский прибор акустического обнаружения, имеющий неожиданный успех. После того, как 24 февраля 2022 началось полномасштабное вторжение России, перспективы Украины по защите своего воздушного пространства выглядели плохо. Радиолокационное покрытие страны было нестабильным еще до того, как ее радиолокационные станции подверглись нападению, а многие беспилотники и крылатые ракеты летели слишком низко, чтобы их могли заметить стоящие на месте станции.
Однако война способна провоцировать инновации. Через четыре дня после начала вторжения группа амбициозных украинских техников создала организацию под названием “Технари” для разработки альтернативной системы, известной как ePPO, для обнаружения и отслеживания российских воздушных атак. Геннадий Сульдин, соучредитель компании, описывает ее как “человеческий радар”. Он состоит из приложения для смартфона и модели искусственного интеллекта (ИИ), позволяющего верифицированным гражданам Украины сообщать о летящих объектах, которые они видят или слышат, одним нажатием кнопки.
Он оказался потрясающе эффективным. И компания надеется на еще большие успехи, поскольку начинает обрабатывать звуки потенциальных воздушных угроз, которые улавливаются сетью микрофонов, расположенных по всей Украине. Работа компании – это небольшая часть тихого, но драматического украинского эксперимента по противодействию воздушным атакам. Некоторые другие подразделения уже используют сети микрофонов, которые передают звуки украинским операторам противовоздушной обороны. Эти инновации военного времени оказываются настолько успешными, что вскоре другие страны могут последовать их примеру.
Микрофонные решетки, триангулирующие позицию стрелка, имеют долгую историю использования на войне, и за последние два десятилетия они достигли значительного прогресса, особенно в защите западных солдат в Афганистане и Ираке. Но анализ звуковых волн для противовоздушной обороны долгое время считался непрактичным. Мэри “Мисси” Каммингс, бывшая американская летчица-истребительница, являющаяся соавтором многочисленных научных исследований о перспективах этой технологии, сравнила эти поиски с “чтением чьей-то ладони”. По ее словам, многие хотели бы верить, что этот подход сработает, но пока это не так.
Опыт Украины изменил ситуацию, считает Джеймс Хеккер, командующий американскими военно-воздушными силами в Европе по авиабазе Рамштайн в Германии. Он описывает украинские инновации в акустическом зондировании как “чрезвычайные”.
По сравнению с радарами, украинские микрофонные сети дешевле и не излучают сигналы, которые могут быть обнаружены российскими силами. И в то время, как умная инженерия может резко уменьшить радиолокационную заметность самолета (как показала Россия, переработав иранские беспилотники-камикадзе “Шахид”, задействовав более незаметные композитные материалы), движущееся в воздухе аппаратное обеспечение генерирует звук. Очень важно, что акустическое обнаружение лучше работает на малых высотах, где летает большинство боевых дронов. Генерал Хеккер считает, что эта технология действует на высоте около 3000 метров, а радары способны контролировать большие высоты без помех, вызванных помехами у земли.
Все это объясняет, почему микрофонные сети так привлекательны. Одну из них разработал львовский стартап Zvook (“звук”), разместивший высококачественные микрофоны вблизи фронта. Полученные записи были использованы, чтобы научить программу определять акустические сигнатуры угроз, начиная от небольших дронов и заканчивая ракетами, снарядами и пилотируемыми самолетами – и все это без учета звуков гражданской жизни.
Диапазон обнаружения Zvook, хоть и гораздо короче, чем у радаров, но это не значит, что его нельзя использовать. К примеру, беспилотники можно обнаружить на расстоянии до 5 км. Для крылатых ракет дальность составляет около 7 км. Чтобы достичь этого, Zvook разработал изогнутые “акустические зеркала” диаметром в полметра. Эти тарелки концентрируют звуковые волны на охватывающих микрофонах. Большинство прослушивающих станций имеют два таких зеркала, чтобы обеспечить дугу покрытия около 200°. Обработка происходит на соседнем компьютере.
Станции прослушивания Zvook, каждая из которых меньше обувной коробки, стоят около $500 каждая. Для сравнения, радар, способный обнаружить небольшой дрон на расстоянии 5 км, может стоить $500 000. Поэтому сеть микрофонов может быть относительно густой, а точность возрастает вместе с количеством слышащих звук станций.
Телекоммуникационная компания “Киевстар” устанавливает комплект Zvook на своих сотовых вышках, занимается обслуживанием и передает данные бесплатно. В местах, где нет работающих башен сотовой связи, например, вблизи фронта, систему часто прячут в траве без громоздких акустических зеркал, которые могут быть замечены. Питание производится от аккумулятора или солнечной батареи. Для таких более незаметных местоположений данные передаются через широкополосные спутники.
Обнаружение Zvook обычно занимает менее 12 секунд, чтобы появиться в армейской компьютерной программе под названием Delta. Марьян Сулим, сержант противовоздушной обороны и руководитель Zvook, говорит, что уровень ошибочных срабатываний сейчас составляет около 1,6%. Для дополнительной проверки пользователи Дельты получают девятисекундный клип со звуком, о котором идет речь. По его словам, в районах, где работают около 270 станций Zvook, которые были переданы армии, радары часто включаются только в ответ на сигналы тревоги. Благодаря тому, что Zvook помог предотвратить авиаудары, особенно по Харькову, второму городу Украины, сержант Сулим получил разрешение сосредоточить свои усилия на значительном расширении сети.
Ее точность также должна возрасти. Для более эффективной триангуляции источника звука, Zvook разрабатывает специальный массив из четырех микрофонов, подключенных к станциям прослушивания. Это позволит определить направление происхождения звука с точностью до 5°. Сержант Сулим надеется, что этого достаточно для запуска перехватчиков без необходимости предварительного обнаружения наземными радарами. В следующем месяце военные должны опробовать первую партию из 15 таких триангуляционных антенн.
Гораздо большую сеть акустического обнаружения разработала секретная украинская организация под названием “Небесная крепость”. Она состоит из нескольких тысяч станций прослушивания, и планируется установить еще тысячи. Хотя первые станции прослушивания перехватывали и обрабатывали звук с помощью смартфонов на базе Android, сейчас сеть, как и сеть Zvook, использует специальные микрофоны и микрокомпьютеры. Данные передаются в украинскую систему управления, известную как “Вираж”. Как и ePPO и Zvook, “Небесная крепость” в большинстве своем финансируется за счет пожертвований, что является удивительным явлением для противовоздушной обороны.
Немногие внешние эксперты осведомлены о работе “Небесной крепости”. Одним из них является Рики Эллисон, основатель Альянса защиты противоракетной обороны (MDAA), неприбыльной организации из Александрии, штат Вирджиния. По его словам, “Небесная крепость” стала настолько разветвленной и “такой чертовски хорошей”, что теперь обнаруживает большинство российских боеприпасов, которые летят низко над территорией Украины. Российские подразделения начали приглушать или иным образом изменять акустические характеристики своих беспилотников, но алгоритмы обнаружения быстро адаптируются. “Это – искусственный интеллект в его лучшем проявлении”, – говорит Эллисон.
Достижения в обработке данных показывают, что акустические сигналы являются удивительно богатыми. Частотные спектрограммы, предоставленные украинским полковником, пожелавшим остаться неизвестным, показывают, что даже похожие дроны имеют различные звуковые характеристики. Томас Виттингтон, специалист по противовоздушной обороне базирующегося в Лондоне аналитического центра RUSI, говорит, что можно даже услышать усилия двигателя, вызванные тяжелой полезной нагрузкой.
Россия отвечает тем же. Конструкторское бюро “Талламхо”, фирма из Грозного в Чечне, недавно объявила, что ее новая микрофонная система “Малик” может защищать российские окопы и другие позиции, обнаруживая украинские беспилотники на расстоянии около 330 метров. Меньшая по размеру система “Малик” крепится к солдатской форме.
Другие страны также обращают внимание на схожие технологии. Несколько недель назад комплект “Небесная крепость” был секретно продемонстрирован на полигоне в Европе. Представители 11 стран НАТО увидели, как (невооруженные) крылатые ракеты и беспилотники легко обнаруживаются и отслеживаются. Господин Эллисон из MDAA, организатора демонстрации, говорит, что запланировано еще два таких мероприятия. НАТО рассматривает возможность развертывания микрофонов для своей противовоздушной обороны, сказал генерал Хеккер.
Несколько министерств обороны на востоке военного альянса уже закупают акустическое оборудование для противовоздушной обороны. Польская фирма Advanced Protection Systems, поставляющая их несколько лет назад, прекратила научно-исследовательскую работу в области акустики. События в Украине убедили ее попробовать снова, говорит Мацей Клемм, ее руководитель. В настоящее время фирма также продает акустическое оборудование неизвестному субъекту в Украине.
Компания Thales, европейский оборонный гигант, тоже увидела в этом перспективы. В следующем году на рынок выйдет ее первая микрофонная система для обнаружения беспилотников, говорит Жан-Мишель Негре, продукт-менеджер компании, базирующейся вблизи Парижа. Другие крупные западные компании, несомненно, присоединятся к этому процессу. Им следовало бы посмотреть на Украину как на источник вдохновения. На новом повороте боевых действий некоторые предприимчивые украинские технологи оснащают свои дроны микрофонами, чтобы помочь им нацелиться на своих российских противников в воздушном бою. Звуковые идеи продолжаются.
Источник: Юрий Николов, (Оригинал: The Economist)
