Tot răul atacurilor din Arabia Saudită, spre binele armelor contra-dronă

•       Intriga pericolului dronelor şi scurtul istoric al apărării contra-dronă

Subiectul atacului asupra instalaţiilor ARAMCO de la Hijra Khurais şi Abqaiq a fost tratat de MAS, la scurt timp, într-un raport special, apoi într-un articol dedicat. Incidentul prezintă mai multe particularităţi, plecând de la aspectul atacării / distrugerii unor instalaţii industriale prin mijloace militare (rachete de croazieră) sau duale: Sisteme Aeriene fără Operator Uman (UAS – Unmanned Aerial System), mai simplu numite drone. Obiectivele saudite beneficiau de apărare anti-rachetă cu sisteme Patriot, tunuri Oerlikon de 35 mm cu sisteme de conducere a focului prin radare Skyguard şi sisteme Shahine (variantă a sistemului francez Crotale). Dar apărarea, pur şi simplu, nu a angajat deloc dronele, se pare din cauza parametrilor sistemelor de apărare, care s-au dovedit inadecvaţi vitezei, înălţimii de zbor şi unghiului de atac ale dronelor şi rachetelor. De altfel, fostul ambasador american în Israel, Daniel Shapiro, a declarat că „dacă sistemele americane de apărare antiaeriană nu au fost orientate contra unui atac iranian, ar fi de neînţeles; dacă au fost astfel orientate, dar nu au fost angajate, este incompetenţă; iar dacă acestea, pur şi simplu, nu au fost prevăzute să prevină astfel de atacuri de precizie, asta ar fi chiar îngrijorător”.

Efectele semnificative ale incidentului atrag atenţia asupra vulnerabilităţii elementelor de infrastructură (mai mult sau mai puţin critică) în faţa noilor realizări tehnologice preluate imediat în arsenalul militar – dronele. Evident, ţintele atacurilor cu drone pot fi şi obiective militare, trupe sau mijloace tehnice. Teoretic, această vulnerabilitate era cunoscută, dar dimensiunea internaţională a recentului eveniment a determinat un interes sporit al responsabililor în domeniu. Ca primă reacţie mai importantă, la 23 septembrie, Pentagonul  a notificat Congresul SUA cu privire la achiziţia de arme contra-dronă, în cadrul unui raport (mai amplu, nu dedicat acestui subiect).  

Scurtul istoric public în acest domeniu consemnează dezvoltarea primelor arme contra-dronă în urma unor incidente din anul 2014, când Coreea de Nord a folosit UAS pentru acţiuni de cercetare tactică în Zona Demilitarizată ce separă cele două state coreene. Un alt exemplu, la jumătatea acestui deceniu, depozite ucrainene de muniţie au fost atacate cu drone anonime (!), rezultând o victimă şi pagube de cel puţin un miliard de dolari, în urma mai multor explozii. De asemenea, în numeroase rânduri, forţe ISIS au atacat cu drone formaţiunile kurde, în unul dintre cazuri ucigând doi luptători kurzi şi rănind grav un militar francez. Apoi, în septembrie 2017, un grup de studii al US Army a publicat un raport privind adaptarea unui sistem staţionar contra-dronă la o platformă mobilă destinată protecţiei forţelor proprii şi de coaliţie în Irak, în contextul bătăliei de la Mosul. Un alt exemplu recent este atacul terorist comis în Yemen, unde o dronă de dimensiuni mari, încărcată cu explozibil, a ucis 40 de persoane participante la un eveniment religios. Astfel, după cum observa şi un oficial american, dezvoltarea de sisteme contra-dronă nu reprezintă, totuşi, reacţia la câteva evenimente recente, ci expresia unor eforturi care durează de mai mulţi ani. 

•      Contextul operaţional armă – contra-armă în privinţa dronelor

Atacurile din Arabia Saudită au avut urmări la nivel strategic, prin obiectivele politice urmărite şi prin amploarea consecinţelor concrete. Incidentul a fost chiar comparat cu atacul de la Pearl Harbor pentru domeniul securităţii infrastructurii critice, fiind spectaculos nu prin tactică şi mijloace de luptă, ci prin îndrăzneală! Totuşi, nivelul de acţiune efectivă a dronelor, cât şi întreaga problematică a întrebuinţării lor în luptă, chiar în varianta de roiuri de drone, sunt de nivel tactic, prin raza de acţiune, durata întrebuinţării în luptă, scopul concret al acţiunii mijlocului tehnic, nivelul resurselor necesare. Experţii militari au sesizat şi o diferenţă clară între specificul apărării unor obiective de infrastructură şi particularităţile utilizării sistemelor contra-dronă în acţiuni militare, fie în ofensiva împotriva unor poziţii apărate inclusiv cu drone, fie în apărarea unei poziţii cu sisteme contra-dronă împotriva unui atac ce implică drone de luptă.

În primul rând, analiştii constată importanţa primei linii de apărare, anume intelligence, care constituie şi cea dintâi provocare în apărarea contra dronelor şi trebuie mai bine adaptată tacticii dronelor.

În primul rând, la nivel operaţional, capabilităţile ISR (Intelligence, Surveillance, Reconnaissance) ar trebui să avertizeze asupra acestei componente a ameninţării şi, atât cât se poate, asupra detaliilor tactice privind dronele care ar putea fi folosite. La nivel tactic, ISR trebuie să detecteze şi să documenteze atacul dronelor, adică să identifice şi să transmit informaţii acţionabile necesare să fie transferate în timp real în acţiunea de apărare contra dronelor (începând cu numărul dronelor).

În al doilea rând, problema detectării şi contracarării dronelor trebuie abordată în contextul mai larg al imaginii aeriene generale, bineînţeles, la nivel tactic şi chiar punctual, la nivelul unui singur obiectiv ce trebuie apărat. Deja conceptul de imagine aeriană generală sugerează o abordare multistrat.

În al treilea rând, o diferenţă majoră între apărarea pe teritoriu propriu pe timp de pace şi acţiunea într-un teatru de operaţii este limitarea juridică privind folosirea spectrului electromagnetic, adică imposibilitatea folosirii bruiajului de valoare militară în cazul unui obiectiv civil, cum ar fi un stadion sau o piaţă aglomerată cu prilejul unui eveniment public ce ar putea fi atacat / deturnat / compromis cu drone.

În al patrulea rând, deşi este nevoie de serviciile de monitorizare a situaţiei aeriene, detecţia dronelor porneşte cu echipamente de domeniul radarelor de identificare / achiziţie de ţinte terestre (persoane sau vehicule terestre, vehicule în zbor la înălţime mică). De altfel, de aici au început dezvoltările tehnologice în privinţa detecţiei, nu de la arme anti-aeriene, din cauza dimensiunilor mici, altitudinii mici de operare şi vitezelor mici ale dronelor folosite în primele atacuri de acest fel. Sistemele contra-dronă trebuie să asigure domeniul de distanţe mai mici (până la 3,5 km sau 5 km), pentru aparate de zbor cu amprentă radar mult mai mică decât avioanele de luptă sau elicopterele. Evident, dronele mai mari pot fi detectate la distanţe mai mari decât cele mici, iar cele ce zboară la altitudini mai mari pot fi detectate mai uşor decât cele ce zboară la înălţimi mici. Un detaliu, confuzia cu păsări mari în zbor nu este exclusă. Tot în privinţa detecţiei, pentru distanţe mai mici apare necesitatea analizei imaginilor (aici expresia „imagine a situaţiei aeriene” descrie chiar imagini, nu reprezentări grafice, cum sunt imaginile de pe ecranele radar sau gonio). 

În privinţa detecţiei, apare şi posibilitatea utilizării mijloacelor de sprijin electronic (ESM – Electronic Support Measures) numite şi ELINT (ELectronic INTelligence) complementar cu radarele. Receptoarele ELINT, combinate în sisteme de goniometrare, sunt pasive, nu emit unde electromagnetice către ţinte pentru a recepţiona unda reflectată, ci detectează semnalele emise de acestea (nu semnale purtătoare de informaţii, ci semnale cu rol funcţional, cum sunt cele de dirijare). De altfel, în cazul atacului din Arabia Saudită, experţii opinează că dronele ar fi fost mai uşor de detectat decât rachetele de croazieră, pentru că dronele operează cu semnale GPS sau Glonass pentru navigaţie, pe când rachetele pot folosi şi sisteme inerţiale sau optice de navigaţie, deci emisie minimă de semnale electromagnetice. Există, totuşi, suspiciunea că dronele folosite la Abqaiq au navigat optic, nu prin sateliţi.

Dacă problema nu era destul de complicată, intervine şi ipoteza unui atac nu cu un număr redus de drone, ci cu „roiuri” de drone venind din direcţii diferite şi care sunt coordonate prin sisteme de inteligenţă artificială. De altfel, această variantă operaţională a fost deja luată în considerare de un consorţiu din industria europeană de apărare, care a propus conceptul „SEAD Swarm”, adică „Roi de suprimare a apărării anti-aeriene a inamicului” (SEAD – Suppression of Enemy Air Defenses). Ideea SEAD este crearea unui algoritm care să permită unui roi de drone aeriene să inspecteze caracteristicile sistemului de apărare anti-aeriană, să distribuie informaţia în interiorul roiului şi să faciliteze realizarea unui plan de atac asupra punctelor slabe ale apărării ţintei. Acţiunile posibil a fi desfăşurate prin conceptul SEAD includ orbirea senzorilor radar, copleşirea focului armelor anti-aeriene prin atacuri kamikaze, sau atacarea infrastructurii cu încărcături explozive şi capabilităţi de război electronic.

Aceste aspecte specifice cauzează dificultăţi conceptuale pentru că sistemele contra-dronă intră în contradicţie operaţională cu celelalte sisteme de armament active în câmpul tactic. De aceea, problema apărării contra dronelor conduce la idea de soluţii particularizate de contracarare, mai degrabă decât la arme contra-dronă universale (tip „one-size-fits-all”). Astfel, soluţiile contra-dronă presupun şi o abordare stratificată a detecţiei şi contra-acţiunii, după criteriile: distanţă, dimensiunea, viteza şi altitudinea de evoluţie a dronelor. Detecţia şi contra-acţiunea trebuie concepute nu numai stratificate, dar şi integrate într-o combinaţie de măsuri active şi pasive, cu acţiune cinetică şi/sau non-cinetică. Această cerinţă constituie un excelent exemplu de aplicare a „informaţiilor acţionabile”, prin viteza cu care datele obţinute prin detectarea dronelor sunt transferate şi transformate rapid de sistemul contra-dronă în parametri de acţiune tehnică (nu putem spune ”foc”) pentru distrugerea fiecărei drone. Deci, soluţia conceptuală nu pare a fi de domeniul tehnologiei, care a atins deja niveluri necesare (doar se doreşte obţinerea de energie dirijată cu puteri mai mari). Soluţia pare a fi în sarcina ingineriei de sistem strâns integrată cu planificarea operaţională.  

•       Bine, dar ce sunt, de fapt, armele contra-dronă?

Soluţiile practice de anihilare a dronelor ostile cuprind o gamă largă de mijloace, de la plase (da, plase), până la lasere sau microunde. Metoda folosirii plaselor pare rudimentară, ca pescuitul cu năvod sau vânătoarea de piţigoi. Dar plasele nu sunt o glumă, ele pot fi eficace (Raytheon produce aşa ceva). Sistemul presupune linii de apărare constituite din plase care pot fi lansate cu mini-rachete care asigură desfăşurarea la înălţimea potrivită pentru a… prinde drone.

Tot cu acţiune mecanică există şi soluţia dronelor kamikaze, care contracarează dronele inamice „în luptă dreaptă”, dronă contra dronă, prin impact direct, dar raportul necesar este cel puţin o dronă apărătoare sacrificată pentru o dronă atacatoare. În acest caz, dronele kamikaze beneficiază de avantajul că nu trebuie să transporte o cantitate mare de explozibil. Dezavantajul lor, însă, este că dronele contra-dronă trebuie să fie manevriere şi agile, eventual echipate cu programe de inteligenţă artificială, pentru că nu este practic să utilizezi câte un operator la sol pentru fiecare dronă kamikaze. 

Pasul următor („next level”), ar fi distrugerea dronelor cu arme de apărare anti-aeriană, arme de foc clasice. Se consideră că sistemele ruseşti SA-22 sau Pantsir, combinate cu tunuri de 30mm, rachete şi goniometre în infraroşu ar fi suficient de eficace. Totuşi, tunurile şi mitralierele AA se pot dovedi a fi ineficiente din cauza dimensiunilor reduse ale dronelor, ceea ce ar duce la consumarea unei cantităţi prea mari de muniţie, fără certitudinea doborârii UAS inamice. În cazul aplicaţiilor militare altele decât apărarea unor obiective fixe, de infrastructură, metoda armelor de foc nu constituie soluţia problemei, fiind un coşmar logistic. Oricum, fiind vorba despre arme clasice, dezvoltarea acestei opţiuni nu face obiectul acestui articol.

Trecând la tehnologiile avansate, armele care nu ar depinde de muniţia asigurată sunt armele cu energie directă / dirijată, care folosesc doar energie electrică şi produc concentrări de energie electromagnetică suficient de intense pentru a distruge ţinta. În funcţie de frecvenţa undelor electromagnetice generate şi proiectate asupra ţintei, aceste mijloace de luptă sunt arme cu raze laser sau arme cu fascicule de microunde, numite şi fazere (phaser). Faţă de costurile şi complicaţiile logistice ale armelor de foc, costul unei lansări cu energie dirijată (ca să nu spunem „foc”) ar fi doar costul energiei folosite, deci cam zece dolari pentru o lansare. Ieftin, nu? Pentru ambele variante, timpul de reacţie este extrem de redus, pentru că direcţia către ţintă determinată de antenele sistemelor de senzori de detecţie este cu precizie exact direcţia de transmitere a fasciculelor de distrugere a ţintei. Este situaţia de transfer instantaneu a informaţiilor acţionabile de la culegerea datelor prin sistemele ISR la decizia automată şi acţiunea automată de contracarare. În cazul armelor cu energie dirijată / directă, traseul de distrugere (kill chain) este la fel de scurt ca în cazul războiului electronic.

Utilitatea celor două categorii de arme cu energie dirijată depinde de caracteristicile ţintelor: pentru drone mari sunt mai potrivite armele cu laser, pentru că acurateţea achiziţiei ţintei permite distrugerea cu o singură lansare sau cu un număr redus de acţionări. Razele laser au nevoie să se caleze pe ţintă (selecţia cu precizie) şi necesită un oarecare timp pentru a „prăji” ţinta prin efectul termic al energiei electromagnetice: materialele nemetalice sunt arse, metalele sunt topite, iar substanţele combustibile explodează. Laserele de putere mică au nevoie de câteva secunde, în timp ce laserele de mare putere, cu acţiune în impulsuri, produc efect în mai puţin de o secundă. Pe de altă parte, avantajul laserelor, anume precizia extraordinară, este, în acelaşi timp, şi marele lor dezavantaj, pentru că achiziţia ţintei trebuie să ofere coordonate foarte precise pentru lovirea ţintei.

Pentru dronele mici, sau pentru roiuri de drone, sunt de preferat fazerele, pentru că fasciculul acestora este conic şi poate acoperi o zonă de distrugere (kill zone) unde dronele se pot afla cu probabilitate mare. Forma conică a fasciculului fazerelor se explică prin faptul că undele electromagnetice ale acestora nu sunt mono-frecvenţă, deci lipseşte calitatea de „lumină coerentă” a laserelor, iar dispersia de frecvenţe generează o dispersie de propagare, de unde forma conică a fasciculului fazerelor. Spre deosebire de razele laser, fasciculele cu microunde sunt mai puţin selective, cam ca trasul cu alice, şi efectul este instantaneu, nu au nevoie de timp ca în procesele termice. Pe de altă parte, fasciculul nu topeşte metalele pentru că nu acţionează termic, dar distruge joncţiunile semiconductoare prin acţiune electrică, făcând inoperante toate circuitele electronice. Acţiunea microundelor este, de fapt o manifestare la scară redusă a impulsului electromagnetic generat de bombele atomice. În afară de diferenţa de dimensiune, o altă diferenţă faţă de impulsul electromagnetic este faptul că fasciculele de microunde ale „tunurilor” contra-dronă (sau cu alte întrebuinţări în luptă) sunt direcţionale. Fazerele au fost verificate împotriva dronelor de toate tipurile, fie cu aripă fixă (ca nişte miniavioane), fie cele cu aripă rotativă multiplă (cele asemănătoare unor mici elicoptere cu mai multe motoare). Dar fazerele s-au dovedit neputincioase împotriva rachetelor de croazieră, din cauza componentei mai reduse de electronică, navigaţiei prin alte soluţii şi protecţiei mai bune a circuitelor în carcasa rachetei, prin efect Faraday. Rămâne, totuşi, avantajul acţiunii contra dronelor prin impact distribuit într-o zonă de distrugere, deci chiar dacă axa fasciculului nu atinge ţinta, datorită formei conice a fasciculului de microunde.

O remarcă de reţinut a lui Don Sullivan, directorul pentru sisteme de rachete al firmei Raytheon, este că aceste tehnologii întâlnesc, în sfârşit, ţintele pentru care sunt cele mai potrivite, domeniul fiind, până de curând, mai mult „împins” de către ingineri, decât „tras” de către utilizatori. Problematica dezvoltării de arme cu energie dirijată de către Pentagon a fost analizată într-un raport al Serviciului de Documentare al Congresului SUA (CRS – Congressional Research Service), inclusiv din punct de vedere juridic.

•       Arme cu energie dirijată contra dronelor

Site-ul Popular Mechanics a publicat o serie de articole privind „realizările” în domeniul armelor contra dronelor cu diferite destinaţii, deci urmând cerinţe operaţionale şi tehnologice diferite.

Pentru aplicaţii pe teritoriul naţional, cum ar fi pentru protecţia infrastructurii critice, sau pentru protecţia unor manifestări publice (de exemplu cu prilejul unor vizite oficiale sau cu ocazia festivităţii de începere a mandatului preşedintelui Statelor Unite), beneficiarul primordial în S.U.A. este Departamentul Homeland Security (DHS). Un exemplu de armă simplă cu microunde produsă pentru DHS este DroneDefender, asemănătoare cu o puşcă. DroneDefender, care are o bătaie de 400 de metri, a fost folosită şi de Pentagon, de exemplu în Afghanistan, unde au avut prilejul să o cunoască şi militari români. Firma producătoare va dezvolta posibilităţile de automatizare a DroneDefender în sisteme contra-dronă complexe. În plan intern, un subdomeniu controversat este cel al armelor cu energie dirijată destinate controlului mulţimilor. În acest sens, armele neletale din cadrul Active Denial System, care încălzesc pielea umană, au fost construite şi livrate, dar nu au fost folosite niciodată, date fiind implicaţiile morale şi juridice.

În ultimii doi ani, Pentagonul şi-a dublat finanţarea armelor cu energie dirijată, de la 535 milioane de dolari în 2017, la circa un miliard, în acest an fiscal.

Încă din anul 2016, Forţele Aeriene ale SUA au achiziţionat drone Liteye, utilizate ulterior în Irak. După cheltuieli de 16,28 milioane de dolari şi experimente încheiate la sfârşitul anului 2018 la poligonul White Sands din New Mexico şi la Fort Sill, Oklahoma, U.S. Air Force dezvoltă cinci proiecte de arme cu energie directă de mare putere: patru lasere şi un fazer.  Dintre acestea, cel puţin una urma să fie desfăşurată într-un teatru de operaţii înainte de sfârşitul anului 2020. Unul dintre prototipurile considerate acţionează împotriva dronelor de sub 25 kg, care zboară sub 1000 de metri cu viteze între 60 şi 120 km/oră. O informaţie recentă arată că, în octombrie 2019, o primă armă cu energie dirijată a fost livrată pentru U.S. Air Force. Aceasta a costat 16,2 milioane de dolari, poate fi transportată într-un container, chiar cu avionul C-130 şi poate fi instalată în câteva ore. Forţele Aeriene americane gestionează şi programe de dezvoltare a armelor laser pentru protecţia avioanelor contra rachetelor aer-aer sau sol-aer, dar acestea intră într-o categorie ce va fi analizată într-un articol separat, ca şi acţiunea contra rachetelor de croazieră. 

În anul 2019, Forţele Navale ale S.U.A. au depăşit Forţele Aeriene în privinţa bugetului dedicat armelor cu energie dirijată, cu 259 milioane de dolari, faţă de 235 de milioane. În prezent, U.S. Navy operează un laser de 30 kW instalat pe nava USS Ponce în anul 2014. Laserul, numit LaWS (Laser Weapon System), a costat 40 milioane de dolari şi nu a fost folosit în luptă, dar a demonstrat capabilitatea de a „orbi” adversarul, a doborî drone şi anihila vase mici sau elicoptere. În privinţa perspectivei, expertul american Frank Peterkin, de la Oficiul de Cercetări Navale, a menţionat următoarele etape de dezvoltare a Sistemului Naval de Arme Laser pentru Nave de Suprafaţă:

•       Instalarea laserului HELIOS de 60 kW pe nave de luptă, contra dronelor şi navelor de mici dimensiuni;

•       creşterea puterii suficient pentru lovirea rachetelor de croazieră din lateral, unghi din care rachetele prezintă o amprentă / secţiune vizibilă mai mare. Astfel, laserul apără alte nave din flotă sau alte obiective, nu nava proprie;

•       creşterea puterii şi mai mult, pentru a asigura distrugerea ţintei angajate frontal, deci din unghiul din care ţinta prezintă o amprentă / secţiune vizibilă mai mică, Astfel, laserul asigură auto-apărarea navelor ce vor fi dotate cu astfel de arme.

Forţele Terestre ale S.U.A. dezvoltă proiecte de amploare, arma IFPC-HEL (Indirect Fires Protection Capability – High Energy Laser) urmând să aibă între 250 şi 300 kW. Această putere face IFPC-HEL potrivită şi împotriva rachetelor de croazieră, cărora le arde sistemul de ghidare, le explodează focosul sau rezervorul de combustibil, le deteriorează motorul sau le distruge fuzelajul sau aripile. Acest nou laser va fi montat pe camion şi va fi însoţit de un vehicul transportând generatorul pe bază de motorină. Puterea mare a laserului sugerează tactica montării pe o înălţime, de unde poate acţiona mai bine contra ţintelor mari detectate la mare distanţă, înainte ca acestea să fie suficient de aproape încât să ameninţe obiectivele apărate de IFPC-HEL. Primul pluton al U.S. Army dotat cu astfel de armă laser va fi operaţional în anul 2024.

La rândul lor, forţele Infanteriei Marine a S.U.A. testează, în prezent, arma CLaWS  (Compact LAser Weapon System), montată pe noul Joint Light Tactical Vehicle (un fel de HMMWV – High Mobility Multipurpose Wheeled Vehicle). CLaWS utilizează un laser cu fibră optică şi elemente rare şi este destinat contracarării dronelor mici la distanţe de câteva sute de metri, în circa 15 secunde (demonstrat). Sunt prevăzute versiuni CLaWS de 2 kW, 5 kW şi 10 kW, dintre care aparate de 2kW au fost livrate în anul 2018, iar aparate de 5 kW urmau să fie livrate în vara acestui an.

•       Concluzii

Articolele cu specific tehnic sunt mai puţin fertile pentru concluzii, dar se poate observa faptul că armele cu energie dirijată sunt în plină ascensiune, domeniul lor de utilizare este prin excelenţă la nivel tactic, ele prezintă o mare diversitate şi presupun integrarea în sisteme complexe personalizate pe aplicaţii specifice de apărare a unor obiective de infrastructură sau în operaţii militare.

În privinţa geostrategiei, analiştii americani susţin că eforturile Statelor Unite în domeniul armelor cu energie dirijată au un caracter reactiv, fiind mai mult accelerate din cauza progreselor atinse de adversarii globali. Totuşi, aceiaşi analişti precizează că Pentagonul procedează mai precaut şi mai sigur, America neavând cultura de a accepta riscuri de natura celor care au condus la accidente de proporţii, de exemplu în Rusia. Ca şi în cazul altor arme tehnologic avansate, se pare că adversarii Statelor Unite se grăbesc să doteze forţele lor armate cu astfel de arme înainte ca aceste mijloace de luptă să atingă maturitatea tehnologică.

Oricum, imaginea prezentată mai sus constituie doar un început. În perioada următoare, probabil că soluţiile de apărare contra dronelor vor prezenta mult interes pentru industria de apărare şi pentru planificatorii militari, precum şi pentru instituţiile de ordine publică, pentru aplicaţii pe teritoriul propriu.