Боевые сухопутные роботы

Сергей Ярошенко

2007-05-03

В 1988 году Министерство обороны США в рамках специальной программы инициировало крупномасштабные исследования, результатом которых должно было стать создание боевых роботов. За 20 последующих лет на свет появилось более 200 прототипов боевых машин, способных вести военные действия самостоятельно или по командам оператора, управляющего ими дистанционно. Большинство роботов предназначено для патрулирования, ведения разведки, разминирования, доставки грузов и ряда других военных целей. Некоторые образцы способны самостоятельно принимать решения об открытии огня по противнику. Только в ближайшие пять лет военное ведомство СшА планирует израсходовать на разработку, производство и закупку боевых роботов около $15 млрд.

Неискушенному человеку может показаться, что «научить» робота летать намного сложнее, чем заставить его самостоятельно действовать на земле. Однако в действительности дело обстоит иначе. Уже сегодня в воздухе над громадными территориями сутками несут боевую службу и ведут военные действия десятки беспилотных боевых машин, а вот обнаружить сообщения относительно успешных действий групп сухопутных механических бойцов, чье поле боя куда более скромных размеров, вряд ли кому-то удастся. Это обстоятельство обусловлено значительной расчлененностью земной поверхности и восприятием ее искусственным интеллектом в качестве информационного поля громадного объема. Понятно, что и воздушная среда неоднородна: любой объект в ней испытывает воздушные течения, перепады давления и т. д., но объем информации, получаемой и обрабатываемой бортовым компьютером беспилотного летательного аппарата (БЛА), вкупе с управляющими командами, необходимыми для преодоления воздушных неоднородностей, значительно меньше, чем при движении по земной поверхности.

Тем не менее статистика свидетельствует, что около 80% «погибших» БЛА разбились именно при взлете и посадке. Как оказалось, критические режимы их движения, сопровождающегося резким изменением сопротивления воздушной среды, все еще слишком сложны для «понимания» их бортовой системой управления полетом. Что же тогда говорить о беспилотном наземном аппарате (БНА), которому приходится преодолевать складки рельефа местности и водные преграды, объезжать постройки и деревья, двигаться по шоссе в потоке машин или пересекать вязкое болото…

Скорее всего, неспециалиста удивят скромные «рекорды» ежегодных состязаний роботов, устраиваемых DAPA (Defense Advanced Research Projects Agency) — агентством передовых оборонных исследовательских проектов Пентагона. Оказывается, для большинства беспилотных наземных аппаратов (БНА) задача проехать сотню миль по пустыне пока что остается неразрешимой. Тем не менее год от года планка этих «рекордов» растет, а значит, уже в ближайшем будущем механические бойцы «научатся» успешно атаковать на поле боя своего живого, состоящего из плоти и крови, сухопутного противника. Однако обо всем по порядку.

DARPA Grand Challenge

Гонка ‘2004: ставка $1 миллион

В 2003 году DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency — агентство передовых оборонных разработок Пентагона) поставило перед собой цель: через 12 лет сделать треть всех боевых транспортных средств беспилотными. И поскольку собственных интеллектуальных ресурсов для реализации этого проекта у подрядчиков DARPA не хватало, было решено позаимствовать «мозги» на стороне, для чего был выдвинут Grand Challenge, «великий вызов»: «Первому, кто построит автономного робота, способного преодолеть расстояние от Лос-Анджелеса до Лас-Вегаса за 10 часов, достанется миллион долларов».

И уже в октябре несколько коллективов, принявших этот вызов, представили свои детальные технические проекты по созданию роботов. Большинство участников забега постарались соблюсти рамки 100-тысячного бюджета, однако кое у кого затраты зашкалили за $5–6 млн. (Учитывая, что победителю светил приличный военный контракт, а с ним и куда более внушительные гонорары, вряд ли здесь вообще следовало говорить об экономии средств американских налогоплательщиков.)

Жюри определило степень соответствия заявленных проектов правилам соревнования и техническую возможность их реализации. Из 106 команд было выбрано несколько десятков. И тут неожиданно в самом разгаре работы над проектом организаторы гонок как-то приуныли. Первым тревожным сигналом для них стало изменение в правилах, по которым роботам предписывалось преодолеть уже не 400 километров, как планировалось, а только 230.

13 марта 2004 года на старт вышло всего 15 беспилотных машин, назвать которые роботами можно лишь с большой натяжкой: практически все они представляли собой обыкновенные автомобили (начиная от внедорожников и заканчивая грузовиками), напичканные электроникой. Поскольку существенных ограничений по габаритам и весу не существовало, то там, где тонули и переворачивались «малыши», крупные модели с легкостью прокладывали себе дорогу. За два часа до старта с помощью цифровых карт, загруженных в бортовые компьютеры беспилотных автомобилей, каждому из них был объявлен маршрут гонок.

Прозвучал сигнал к началу забега. И тут оказалось, что с места смогла тронуться только половина робомобилей. К тому же, плохо «соображая» в обстановке, все они бросились преодолевать бездорожье. Одним участникам вполне хватило торчащей посреди дороги проволоки, чтобы запутаться в ней, для других роковой оказалась попытка преодолеть забор методом «лоб в лоб». Условно победителем гонки можно было назвать модель под номером 22: этому гибриду джипа и приемника GPS-навигации удалось преодолеть 12 км пути. Правда, на тринадцатом километре, не заметив яму, лидер перевернулся и загорелся. Но поскольку подобные гонки состоялись впервые в истории человечества, можно было говорить о своеобразном рекорде. Однако официально победитель соревнований назван не был, так как ни одно беспилотное транспортное средство не пересекло финишной линии.

Гонка ‘2005: 140 миль по пустыне

Неудача не повергла DARPA в уныние. Во избежание прошлых ошибок был организован промежуточный отборочный тур: с 27 сентября по 5 октября сорок колесных киберов приняли участие в квалификационном заезде, по результатам которого на старт гонки века вышло всего 23 машины. Каждая из них несла в себе плоды упорного научного труда десятков профессоров и докторов наук из разных областей знаний. Все автомобили управлялись компьютерами и были оснащены системами глобального позиционирования (GPS), видеокамерами, инфракрасными и лазерными датчиками. Учитывая прошлогодний опыт, организаторы соревнований уменьшили трассу и упростили задание, которое сформулировали в следующем виде: «Автономный механизм без участия человека должен проехать расстояние в 140 миль по бездорожью менее чем за 10 часов».

Призовой фонд, оставшийся неизрасходованным в предыдущей гонке, был увеличен до $2 млн. К соревнованиям допускались только американские команды. Иностранные компании и граждане могли участвовать в них лишь в качестве спонсоров, а государственные структуры других стран не имели и такой возможности. Итог: команда Стэнфордского университета с беспилотным Volkswagen по имени Stanley выиграла гонку по пустыне Мохаве, штат Невада (США), обойдя всех соперников на 132-мильной (237 км) трассе. Робомобиль Stanley, на создание и оснащение которого было истрачено полмиллиона долларов США, справился с задачей за 6 часов 53 минуты. Робот Sandstorm, построенный на базе армейского джипа Humvee, и робот H1ghlander на базе Hummera команды Red Team Robot Racing из Университета Карнеги-Меллона (Carnegie Mellons National Robotics Engineering Consortium (NREC) заняли соответственно второе и третье места.

Гонка ‘2007: 60 миль по городской трассе

Концепция беспилотных транспортных средств продолжает свое развитие семимильными шагами. Под стать этому движению растут и аппетиты DARPA: в 2007 году участник гонок должен самостоятельно проехать к месту назначения сквозь плотное автомобильное движение большого города (по легенде — доставить боеприпасы подразделениям, ведущим боевые действия в городских условиях). Приблизительная дата забега уже известна — ноябрь. Трасса протяженностью 60 миль (108 км) будет представлять собой модель улицы реального города, заполненной движущимися пилотируемыми и беспилотными транспортными средствами. Судьи оценят мастерство роботов при выполнении крутых поворотов, при движении по кольцевым скрещениям дорог и обходе препятствий: таких как колодцы коммунальных служб, деревья и припаркованные машины. Роботы должны также соблюдать правила дорожного движения, своевременно перестраиваться из одной полосы в другую, вливаться в поток движущихся машин и парковаться с помощью бортового компьютера и собственных сенсоров.

Первая машина, которая успешно выполнит задание меньше чем за шесть часов, получит приз в размере $2 млн. Роботы, занявшие второе и третье места, получат соответственно $500 тыс. и $250 тыс. Кроме того, каждая из 11 команд, отобранных Пентагоном и состоящих главным образом из ветеранов прошлогодних соревнований, получит от DARPA финансирование в размере $1 млн. В свою очередь DARPA приобретет ряд лицензионных прав на разработанные технологии.

«Боевая система будущего»

Еще четыре года назад корпорация Boeing получила от Министерства обороны США заказ стоимостью $15 млрд на разработку Future Combat System («Боевая система будущего»). Проектом предусматривается создание на основе мощнейшей спутниковой системы единого компьютеризированного центра управления частями и соединениями, расположенными в различных районах военных действий. Причем вне зависимости от того, где они находятся — на земле или в воздухе, — всё, от управляемых снарядов до бронетехники и самолетов, будет увязано в единую боевую и информационную матрицу, что, как сказано в документе, позволит американскому солдату «видеть первым, понять первым, действовать первым и заканчивать решительно».

Специалисты считают, что первоначальная сумма заказа не более чем аванс, так как общая стоимость программы, которой корпорация Boeing занимается на пару с оборонной компанией SAIC, может достичь $100 млрд. Но зато уже к 2012 году в рамках проекта предполагается испытать сразу 18 невиданных доселе боевых единиц, в том числе роботов-танков и ударных БЛА.

Stryker получит электронный мозг

Программа Future Combat Systems, в рамках которой предполагается создать бронированного боевого робота, щедро финансируется и со стороны сухопутных войск армии США. Эта идея стала одним из стержневых направлений модернизации бронетанковых сил Пентагона. В частности, в рамках «Боевой системы будущего» планируется дать жизнь новой модели танка весом в 20 тонн (втрое легче существующего танка М1 Abrams) и бронемашинам без экипажей, предназначенным для перевозки боеприпасов, поиска мин и выполнения иных задач.

Еще в ноябре 2002-го General Dynamics совместно с двумя другими американскими компаниями получила контракт стоимостью $4 млрд на поставки 2000 американских бронированных боевых машин пехоты IAV для оснащения пяти мобильных групп Stryker по 350 машин в каждой. Сегодня IAV Stryker активно применяются в Ираке. Опыт их боевого использования сопровождается критическими замечаниями в адрес компоновки и эргономики машин, однако компания General Dynamics не сдается и предполагает к 2010 году снабдить IAV Stryker электронным мозгом, который позволит им самостоятельно действовать на поле боя.

Роботы-саперы компании iRobot

С 1989 года активной разработкой роботов занимается компания iRobot. Созданная тремя выпускниками Массачусетского технологического института, поверившими в светлое будущее подобной техники, компания успешно «обучает» своих питомцев как мирным, так и военным специальностям в рамках проекта Future Combat System. С 2002 года в Афганистане в качестве саперов «служат» роботы семейства PackBot.

Сегодня в Ираке и Афганистане их уже около 300: они выполняют до 600–700 операций в день, в их обязанности входит работа со взрывчаткой, прокладка коммуникаций и участие в военных действиях. Интересно, что с течением времени солдаты настолько привыкают к своим механическим коллегам, что дают им имена и тяжело переживают их «гибель». Ведь будучи даже не слишком совершенными, роботы выполняют сложную и очень опасную работу, поэтому и «гибель» их рассматривается не как утрата военного имущества, а как потеря полноправного члена команды.

Например, одна группа солдат окрестила своего робота Scooby Doo и ужасно огорчилась, когда после завершения 35 успешных операций по разминированию он подорвался на мине. А один из бойцов даже попросил техников компании iRobot поскорее починить Scooby Doo, спасшего ему жизнь. PackBot весит около 20 кг и обладает уникальной прочностью. Его можно бросить с высотного здания, и он отделается лишь «легким испугом». Гусеничная система колес позволяет роботу подниматься и спускаться по лестнице и преодолевать любые препятствия и неровности на своем пути. В Афганистане PackBot обыскивали пещеры в поисках скрывавшихся в них боевиков-талибов, а в Ираке использовались для проверки туннелей вокруг багдадского аэропорта. В качестве программного обеспечения роботов инженеры выбрали систему Linux, которая, по их словам, предоставляет большую гибкость и свободу в программировании сложных боевых задач (и стоит в несколько раз меньше, чем аналогичная система компании Microsoft).

Как ни цинично это звучит, но военная кампания в Ираке оказалась уникальной возможностью для многих американских высокотехнологичных корпораций испытать свои новейшие разработки в реальных боевых условиях. Служащие, обеспечивающие техническое сопровождение роботов PackBot в Ираке, возвращаются домой с новыми идеями усовершенствования своего детища. Так, инженеры iRobot вооружили PackBot 12-зарядным дробовиком. Не исключено, что это решение в немалой степени связано с «гибелью» одной из машин на поле боя от рук иракских повстанцев. Правда, об уничтожении живой силы противника в автономном режиме речь пока не идет: оператор управляет роботом с помощью джойстика, контролируя его действия на экране монитора.

PackBot на сегодня представляют лишь часть армии роботов под названием Robotic Rescue Team компании iRobot, цель которых — оказывать посильную помощь солдатам в тяжелых боевых условиях, вплоть до эвакуации раненых с поля боя.

REDOWL против снайперов

iRobot в сотрудничестве с Бостонским университетом создала прототип робота, способного обнаружить снайпера. Система, получившая название REDOWL (Robotic Enhanced Detection Outpost With Lasers), позволит определять местоположение вражеских снайперов и выполнять оперативную видеосъемку встроенной камерой. Оснащение REDOWL состоит из лазерного дальномера, звукоулавливающего оборудования, тепловизоров, GPS-приемника и четырех автономных видеокамер. По звуку выстрела робот PackBot способен с высокой точностью (до 94%) определить местоположение стрелка, при этом он не будет сбит с толку громким эхом от выстрелов в случае ведения боя на улицах города: программное обеспечение «красной совы» (дословный перевод с английского слова redowl) способно устанавливать исходный сигнал и отсеивать эхо. Вся система весит лишь около 5,5 фунта.

В теории REDOWL может сама открывать ответный огонь, но сегодня разработчики не хотят рисковать: во-первых, шасси недостаточно мощны, чтобы выдерживать вес пулемета или какого-то другого оружия, да и доверять оружие машине без контроля со стороны человека пока никто не осмеливается.

Робот-санитар

Изначально PackBot разрабатывался в основном для разведывательных целей и расчистки территории от мин. Однако успешный опыт его использования в Афганистане привел разработчиков к мысли о возможности создания военного робота-санитара. Недавно компания iRobot объявила о своем новом проекте, названном по имени знаменитой породы охотничьих собак Bloodhound («ищейка»). Речь идет о создании дистанционно управляемой военной «медсестры». По задумке разработчиков, Bloodhound будет оказывать медицинскую помощь на поле боя раненым солдатам, заменив собою «живой» медперсонал. Часто в условиях ожесточенного непрекращающегося огня санитары рискуют своей жизнью, пытаясь добраться до пострадавшего. Любая заминка в данном случае катастрофически снижает шансы раненого на выживание, и очень важно, чтобы медицинская помощь поспела в первые 30–60 минут. Именно эту задачу может возложить на свои железные и отнюдь не хрупкие плечи робот-медсестра.

Bloodhound оснащен системой глобального позиционирования GPS, видеокамерами и спутниковой телефонной связью. В силу своей технической подготовленности он способен довольно уверенно передвигаться по незнакомой местности, обходя препятствия, до тех пор пока не обнаружит раненого солдата. Как и любой военный санитар, кибер-ищейка имеет при себе необходимый набор лекарств и перевязочных материалов, а также комплект электронного оборудования, необходимого для постановки первоначального диагноза. В медицинской аптечке Bloodhound можно найти обезболивающие средства, адреналин и антидоты, применяемые при отравлениях нервным газом и другими химическими веществами. Обнаружив раненого, робот немедленно связывается со своим «живым» коллегой, чтобы посредством своих сенсоров передать ему данные о состоянии пострадавшего и затем выполнить полученные указания: остановить кровотечение и даже сделать внутримышечные инъекции и таким образом поддержать жизнь бойца до прихода квалифицированной помощи.

Конструкторы считают вполне возможным наделить специальную команду роботов Bloodhound еще одной опцией — способностью эвакуировать раненых с поля боя, прикрывая их от огня собственной броней.

BEAR — вовсе не медведь

К боевым роботам компания Vecna Technologies пришла через медицину. Ее конек — компьютерные технологии в медицинской отрасли. Проект робототехнического отделения Vecna называется BEAR (Battlefield Extraction and Retrieval Robot — «поисковый и спасательный робот поля боя»). На медведя (bear переводится как «медведь») он не похож, а скорее смахивает на персонажа фантастических фильмов и мультиков. Изюминка BEAR — то, на чем он движется: это две пары гусениц, соединенные шарниром таким образом, что робот может на них катиться, словно танк, поднимать свой корпус (например, чтобы положить груз в кузов машины), полностью распрямляться и использовать эти гусеницы уже как ноги (верхние гусеницы как бедра, а нижние — как голень).

Вся верхняя часть робота имеет «гуманоидный» облик. Считается, что именно в этом случае машина лучше (аккуратнее и надежнее) сможет поднять и перенести раненого человека. Встроенные в руки и торс гидравлические приводы рассчитаны на полезную нагрузку в 227 кг, что позволит машине перевозить на себе двух человек, одетых в тяжелое обмундирование. Авторы робота-спасателя прочат ему не только военное будущее. Он вполне сможет переносить пациентов в госпиталях, пожилых людей в домах престарелых или работать грузчиком.

Talon бьет без промаха

В 2005 году американские войска, действующие на территории Ирака, начали использовать боевых роботов, разработанных по специальному заказу Пентагона скромной компанией Foster-Miller Inc из Массачусетса. Первоначально машины, получившие название Talon, использовались для постановки мин, разминирования и уничтожения взрывных устройств, разведки, связи и поисково-спасательных операций. На их счету уже свыше 50 тысяч обезвреженных мин и самодельных взрывных устройств. Сегодня, после соответствующей доработки, роботы превратились в полноценные боевые машины. В их стандартный боекомплект входит автоматическая винтовка M249 калибра 5,56 мм, обладающая скорострельностью 750 выстрелов в минуту, и пулемет M240, выпускающий до 1000 пуль калибра 7,62 в минуту. Сфокусировав свой «взгляд» на цели при помощи четырех видеокамер и прибора ночного видения, робот производит выстрел — и на этом операция заканчивается в силу физического устранения противника.

Talon имеет гусеничный движитель и прочную конструкцию. Вес робота составляет 45 кг, что в сочетании с компактными размерами позволяет переносить его одному человеку. Мощный электромотор робота делает его одним из самых скоростных и грузоподъемных устройств своего класса. Робот Talon не является в прямом смысле слова автономной системой. Он управляется с командного пункта оператором: последний оценивает обстановку на поле боя посредством четырех камер, входящих в «боекомплект» робота, одна из которых оснащена прибором ночного видения. Поскольку все компоненты устройства не являются высокотехнологичными, Talon не требует дорогостоящего ремонта и стоит порядка $200 тыс.

TAGS: помощник на суше и на воде

Американская оборонная корпорация Northrop Grumman готовится отправить в Ирак первую партию новейших беспилотных наземных аппаратов TAGS (Tactical Amphibious Ground Support vehicle), которые смогут заниматься разведкой, поиском мин и участвовать в боевых действиях. В настоящее время в Ираке и Афганистане уже используются автономные наземные аппараты других компаний. Однако в отличие от полностью автоматического TAGS, управляются они операторами. В Northrop Grumman считают, что этот робот будет незаменим для обнаружения мин на дорогах, а также для патрулирования границ. А если его оснастить ракетным вооружением, то он станет первым полностью автоматизированным аппаратом, задействованным в боевых операциях.

Весит TAGS полторы тонны и по своим размерам сопоставим с небольшим легковым автомобилем. Он способен преодолевать пересеченную местность со скоростью 40 км в час. Передвигается TAGS на гусеницах, которые также можно сменить на колеса. Встроенные датчики позволяют роботу «осматриваться», а в случае необходимости он способен запросить поддержку принятого решения у оператора или автоматического навигационного центра. Стоимость каждого TAGS составляет $225 тыс., однако сюда не входит стоимость навигационных и прочих внешних систем, необходимых для управления машиной.

В бой идут телеуправляемые гладиаторы

В настоящее время заметен интерес американских военных к дистанционно управляемым роботам значительных размеров, способных к ведению боевых действий на вражеской территории. Компании Carnegie Mellons University’s National Robotics Engineering Consortium и United Defense Industries выиграли у корпорации Lockheed Martin контракт стоимостью $26,4 млн на разработку и выпуск шести опытных образцов тактического беспилотного наземного транспортного средства TUGV — телеуправляемых роботов Gladiator.

Шестерку прототипов предполагается изготовить к маю нынешнего года на заводе BAE Systems — британского субподрядчика и нового партнера Университета Carnegie Mellons. Если первые машины успешно пройдут все испытания и многочисленные проверки, Министерство обороны США обещает сделать заказ сразу на две сотни «Гладиаторов». В настоящий бой их планируется отправить к 2009—2010 гг. Цена одного такого робота колеблется в пределах $300—400 тыс. в зависимости от комплектации.

Полуавтономные «Гладиаторы» — это разведчики, способные выявить и предупредить об обнаруженных ими опасностях: заминированных участках, ловушках, химическом, биологическом или ядерном заражении местности. Весить Gladiator будет около 3 тонн, однако должен умещаться в военном джипе Humvee для транспортировки. Управлять роботом будет оператор с джойстиком в специальном шлеме с окуляром, позволяющем видеть ситуацию глазами-камерами машины. В конечном счете военные планируют снабдить «Гладиаторов» чем-нибудь из вооружения.

Робот располагает электромотором и аккумуляторами, которые заряжает дизель-генератор. Для обеспечения бесшумного движения дизель останавливается, и в ход идет запас энергии в батареях, что позволяет «Гладиатору» действовать скрытно. Максимальная скорость робота на асфальте 26 км/час, по бездорожью — примерно в два раза ниже. Ему по силам пересечь траншею шириной 1 метр, а также водную преграду глубиной 70 см.