Attualmente, c'è un costante sviluppo del concetto di condurre operazioni a sciame dall'aria, dalla terra e dal mare usando molti sistemi "deserti", poiché per sconfiggere gli avversari, le forze armate di molti paesi prestano grande attenzione allo spiegamento di avanzati sistemi autonomi tecnologie. Tuttavia, lo sviluppo di tali tecnologie al momento è principalmente focalizzato sugli sciami aerei ed è improbabile che nel prossimo futuro possano avere un impatto significativo sull'esito delle operazioni militari.
Tuttavia, il dispiegamento di sciami di piattaforme autonome aeree, terrestri, di superficie e sottomarine sta costringendo i militari ad affrontare le scoraggianti sfide del mantenimento e del finanziamento di questa tecnologia, nonostante la sua introduzione relativamente recente.
Ad esempio, secondo il segretario alla Difesa Gavin Williamson, che ha parlato al Royal Defense Research Institute un anno fa, il Fondo per la trasformazione della difesa del Dipartimento del Regno Unito è stato incaricato di sviluppare squadroni di droni collegati in rete in grado di confondere e sbalordire le difese aeree nemiche. Speriamo che la tecnologia sarà pronta per l'implementazione entro la fine di quest'anno.”
Funzionari di alto rango del comando delle operazioni speciali degli Stati Uniti concordano in linea di principio con questa posizione. "La totalità dei sistemi senza pilota che lavorano su una missione comune rimane parte integrante della tabella di marcia del Comando per il suo promettente concetto" Applicazioni speciali per situazioni speciali ", - ha affermato il capo dei programmi per i dispositivi di tipo aeronautico.
Il suo commento è coerente con quello del Comando, che parlava di come la tecnologia dello sciame potrebbe supportare la "consapevolezza delle informazioni tattiche" delle forze speciali in una situazione di combattimento. Il concetto del Comando, NGIA (Next Generation Information Awareness), integra "sensori biometrici e tecnici remoti, architettura dati avanzata e analisi per integrare la tradizionale raccolta di informazioni in territorio ostile".
Un portavoce del comando ha spiegato vari principi dell'uso in combattimento, incluso come sciami di droni a decollo e atterraggio verticali potrebbero supportare il concetto NGIA. Tra gli altri principi considerati dell'uso in combattimento della nuova tecnologia c'è il dispiegamento di UAV da una posizione avanzata per condurre ricognizioni visive, sonore ed elettromagnetiche, e quindi non mettere in pericolo le forze speciali, per il cui addestramento sono stati spesi molti soldi.
Ha parlato anche della volontà del Comando di creare un consorzio di "migliori partner industriali" in grado di sviluppare una soluzione per sciamare UAV e metterla in pratica nei prossimi sei anni.
Attività continua
Qualsiasi uso operativo delle soluzioni swarm può iniziare prima che il concetto NGIA sia implementato. Le agenzie governative statunitensi stanno già implementando vari programmi volti a utilizzare tecnologie strettamente interconnesse.
Programmi come OFFSET (Offensive Swarm-Enabled Tactics) della DARPA Defense Advanced Research Projects Agency, TOBS (Tactical Offboard Sensing) della US Air Force e LOCUST (Low-Cost UAV Swarming Technology - poco costoso UAV swarm technology) US Navy.
Il concetto TOBS si basa sul velivolo di supporto antincendio AC-130J Ghostrider, in grado di lanciare contemporaneamente diversi droni di lancio tubo Area-I ALTIUS (Air-Launched, Tube-Integrated Unmanned System) al fine di fornire al velivolo portante informazioni sul potenziale obiettivi.
L'aeronautica statunitense non è stata in grado di fornire dettagli sul programma TOBS, ma fonti del settore hanno affermato che i droni ALTIUS sono dotati di termocamere e telecamere optoelettroniche e un collegamento dati che fornisce una guida al complesso di armamenti di Ghostrider. Il concetto TOBS consente al Ghostrider di ingaggiare bersagli nelle condizioni meteorologiche più difficili.
Il progetto LOCUST dell'aeronautica statunitense si concentra sulla collaborazione di un massimo di 30 droni Coyote a supporto delle missioni di raccolta di informazioni, sorveglianza, targeting e ricognizione. Anche il MIT Perdix UAV è considerato una piattaforma alternativa per il programma LOCUST.
DARPA ha tenuto la sua ultima dimostrazione nell'ambito del progetto OFFSET a giugno 2019. Il concetto OFFSET dovrebbe essere in grado di garantire il funzionamento congiunto di un massimo di 250 UAV e l'integrazione di veicoli terrestri automatici (AHA) in un'unica rete.
La dimostrazione di giugno a Fort Benning, la seconda delle sei pianificate, illustra il concetto di una rete di droni e veicoli terrestri che svolgono missioni di ricognizione in comunità con strutture verticali alte, strade strette e angoli di visuale poco profondi. Secondo DARPA, Lockheed Martin e Charles River Analytics nell'ambito del programma OFFSET sono stati incaricati di "progettare un sistema a sciame sotto forma di un'applicazione di gioco realistica incorporata in piattaforme fisiche autonome".
Questa attività mira anche a definire "comportamenti adattivi, complessi e collettivi al fine di migliorare lo scambio di informazioni, il processo decisionale e l'interazione con l'ambiente in modo che gli UAV possano interagire senza soluzione di continuità, influenzarsi a vicenda e trarre conclusioni logiche corrette".
Nel frattempo, la terza fase di sviluppo è stata completata alla fine del 2019, secondo Dynetics, l'appaltatore generale del progetto Gremlins. L'obiettivo del progetto è quello di lanciare da un aereo da trasporto C-130 e restituirvi uno "gregge" di velivoli Gremlin. Il programma Gremlins, il cui concetto è stato sviluppato dall'Ufficio DARPA, prevede l'uso di droni riutilizzabili in grado di eseguire operazioni aeree disperse in un ambiente di combattimento complesso.
Dynetics ha dichiarato in una dichiarazione che "i droni Gremlin vengono lanciati da aerei esistenti fuori dalla portata delle difese aeree nemiche. Dopo aver completato la missione, il velivolo C-130 riprende a bordo i droni Gremlin e li trasporta alla base, dove si riprendono rapidamente e vengono rimandati in volo".
Al programma partecipano Sierra Nevada Corporation, Airborne Systems, Applied Systems Engineering, Kutta Technologies, Moog, Systima Technologies, Williams International e Kratos Unmanned Aerial Systems.
Soluzioni tecnologiche
Secondo il direttore dell'azienda Kratos Steve Fendley, in futuro centinaia, se non migliaia di droni potranno partecipare a sciami.
Fendley ha raccontato come sciami di UAV in futuro saranno in grado di interagire con l'obiettivo di eseguire un numero illimitato di missioni di attacco e difensive attraverso un processo decisionale indipendente a "livello di massa".
"L'affidabilità aumenta in modo esponenziale se si dispone di un numero elevato di veicoli che svolgono un compito particolare", ha spiegato Fendley, osservando che la perdita di uno o più UAV in un grande sciame di sistemi non influirà negativamente sulla missione.
“Lo sciame stesso e le sue capacità decisionali non sono legate a nessun velivolo in particolare, quindi puoi perdere uno o più droni e non perdere comunque la capacità di completare l'attività. Questo è particolarmente importante quando si gioca contro avversari quasi alla pari, dove la quantità conta.
Fendley ha anche richiamato l'attenzione sul fatto che sciami di UAV possono essere collegati in rete tramite comunicazioni satellitari, questo consente agli aerei, se necessario, di scambiare dati fuori dalla linea di vista.
“In aria, questi dispositivi per scopi diversi scambiano tra loro tutte le informazioni disponibili, cioè ognuno di essi possiede più informazioni di quante ne potrebbe avere se volasse da solo. Di conseguenza, le capacità di ogni singolo elemento dello sciame sono notevolmente migliorate.
Ma allo stesso tempo, il potenziale degli UAV a sciame non è stato ancora pienamente realizzato, nonostante la presenza di "centinaia" di programmi tecnologici negli Stati Uniti e in altri paesi.
L'uso dell'intelligenza artificiale (AI) e dell'apprendimento automatico nei processi decisionali dei droni e la fornitura di distribuzione e modifica dei circuiti decisionali cognitivi sono aree che devono ancora essere attentamente studiate. Secondo Fendley, "la ricerca in queste aree è estremamente richiesta ora", ma la maggior parte dei display swarm deve ancora integrare e ottimizzare completamente il software AI. La presentazione degli sciami di UAV oggi è basata più sulla logica che sull'IA".
Nel maggio dello scorso anno, come parte della sua brulicante roadmap, Kratos ha annunciato una partnership strategica con il produttore di droni Aerovironment. Questa cooperazione mira a sviluppare il concetto "Capacità integrate di UAV e missili tattici altamente efficaci". Prevede il dispiegamento del sistema missilistico tattico di lancio del tubo Switchblade di Aerovironment tramite veicoli senza equipaggio ad alta velocità e più grandi, incluso il drone Firejet MQM-178 di Kratos. Il vettore Firejet lungo 3 metri, originariamente creato come addestratore completo per il lancio di armi, è una copia in miniatura del bersaglio aereo subscala BQM-167A, fornito dall'aeronautica statunitense.
Altri droni d'attacco di Kratos includono anche l'UTAP-22 Mako e l'XQ-58A Valkyrie.
Sviluppato nel 2015, il vettore jet Mako 6, lungo 13 metri, è in grado di trasportare sciami di UAV sul sito e coordinarne le azioni, adeguare i loro compiti e inviare informazioni alla stazione di controllo a terra. Il 23 gennaio 2020, il quarto volo di successo del velivolo senza pilota XQ-58A è stato effettuato presso il campo di addestramento di Yuma. I test sono stati effettuati nell'ambito del programma del laboratorio di ricerca dell'aeronautica statunitense per un dimostratore tecnologico economico con capacità LCASD (Low Cost Attritable Strike Demonstrator).
Durante i test, l'aereo XQ-58A multitasking e indipendente dalla pista ha completato tutti i suoi compiti, compreso il volo ad alta quota e la raccolta di dati in condizioni reali. Fendley ha affermato che i primi voli dei veicoli di lancio con lo Switchblade UAV dovrebbero essere effettuati all'inizio del 2020.
Una tale combinazione può espandere significativamente l'efficienza operativa del jet Switchblade, che ha una portata massima di 20 km quando opera in modalità singola. "In combinazione con il veicolo di lancio, la portata dello Switchblade aumenterà di altri 270 km se si desidera restituire il velivolo e di 540 km per la missione in una direzione", ha affermato Fendley, osservando che ogni Firejet sarà in grado di trasportare fino a quattro coltelli a serramanico. "Gli sciami tradizionali sono più facili da implementare utilizzando piccoli sistemi e con Firejet intendiamo spostarci verso concetti di sciame".
Capacità dello sciame
Kratos sta anche partecipando al programma Gremlins della DARPA, che potrebbe fornire la base per dozzine di concetti di tipo sciame, tra cui "dispiegamento aereo e ampio rientro di UAV".
Alla fine del 2019, Kratos e DARPA hanno condotto il primo volo dall'aereo C-130, che non è stato ancora rivelato, che è una soluzione intermedia tra i veicoli Firejet e 167A. Questo vettore non contrassegnato è dotato di ali pieghevoli, che gli consentono di essere trasportato nella stiva di un aereo C-130.
Dopo il completamento dell'attività, il ritorno dei vettori nel vano di carico avviene utilizzando una tecnologia che ricorda il rifornimento aereo. Ciò consente al velivolo C-130 di "attraccare" con il vettore per riportarlo nel compartimento e spostarlo nel rack per lo stoccaggio per il riutilizzo.
Kratos sta anche sviluppando la tecnologia Wolf Cancer per le operazioni a sciame di UAV. Nell'ambito del concetto Wolf Pak, è allo studio una tecnologia di comunicazione che consentirà di combinare più sistemi aerei in una rete ad alta frequenza, migliorando così la qualità dello scambio di dati.
La tecnologia Wolf Pak consente inoltre agli sciami di adattarsi e riconfigurarsi in modo decentralizzato, consentendo agli sciami di droni di volare a una distanza predeterminata l'uno dall'altro. Questo software è stato sviluppato su richiesta di un cliente segreto dell'esercito americano. Non sono stati forniti ulteriori dettagli, sebbene gli esperti del settore suggeriscano che potrebbe essere utilizzato per supportare una serie di requisiti operativi che vanno dall'intelligence al targeting.
Il software Wolf Pak, attualmente in fase di valutazione da parte dei clienti, funziona su collegamenti UWB che riducono la firma elettromagnetica dell'UAV quando si utilizza una singola stazione di controllo.
Kratos ha affermato che la soluzione Wolf Pak nomina un "leader" che controlla da remoto o autonomamente il resto dello sciame. Il sistema è anche ridondante, il funzionamento dello sciame non è influenzato dallo spegnimento o dal danneggiamento di un drone separato. Ogni UAV funziona a sciame sul proprio software integrato, che evita conflitti con droni e altri ostacoli.
Secondo Kratos, oggi il software Wolf Pak è in grado di controllare fino a 10 UAV in uno sciame. Gli aerei possono anche disconnettersi dalla rete per singole operazioni, dopodiché possono connettersi nuovamente allo sciame. Fenley ha detto:
“Wolf Pak consente di integrare rapidamente i team UAV per la collaborazione, sebbene non includa l'intelligenza artificiale o le funzioni decisionali. Oggi non usiamo il Wolf Pak, tuttavia, è stato creato un sistema prototipo per capire come potrebbe funzionare il concetto. Il programma non include un canale di comunicazione crittografato, ma in questi giorni è necessario un sistema sicuro per condurre la sorveglianza in una situazione di combattimento.
Kratos sta utilizzando un sistema autonomo ancora senza nome per supportare i suoi attuali programmi dimostrativi e fornire un'interfaccia comune con gli UAV a sciame che può essere adattata per integrare tipi di aeromobili specifici. Include un collegamento dati per il controllo e il monitoraggio remoti; canale di comunicazione aggiuntivo tra i veicoli che volano nelle immediate vicinanze; Software autopilota per garantire prestazioni di volo "di base"; così come un computer di destinazione per il processo decisionale di livello superiore. La tecnologia include anche il software AI sviluppato da Kratos e altri partner del settore civile senza nome.
“La nostra intenzione è di avere interfacce aperte e approcci differenti che si adattino a qualsiasi parte hardware/software. Kratos vuole allinearsi con tutti loro e incorporare altre soluzioni nei nostri droni. L'autonomia può essere incorporata in sistemi di base con interfacce che ci consentono di interagire e coordinarci con sottosistemi autonomi e AI di altri sviluppatori , - ha osservato Fenley.
Nel frattempo, il produttore europeo di missili MBDA ha presentato diversi concetti e sistemi per supportare le operazioni di sciame di UAV in una fiera aerea a Parigi nell'estate del 2019.
Consegna sciame
Un rappresentante della società MBDA ha affermato che è in corso uno sviluppo attivo del proprio concetto di Future Air System e dei suoi componenti: le capacità dello sciame. In particolare, include la consegna di uno sciame di UAV da parte del cosiddetto Remote Carrier, che sarà "compatto e discreto" e sarà in grado di funzionare in combinazione con altre piattaforme e armi.
"Man mano che le minacce si evolvono e le strategie di negazione diventano più sofisticate, sarà necessario creare una superiorità aerea locale e temporanea", ha affermato la compagnia in una nota. "In queste operazioni velocissime, gli elementi esecutivi in rete occuperanno una parte significativa del cloud di battaglia, scambiando informazioni tattiche e coordinate del bersaglio in tempo reale con piattaforme e altri nodi di rete al fine di ottenere l'impatto desiderato".
MBDA chiama i suoi lanciatori remoti, lanciati da aerei da combattimento e da trasporto e navi di superficie, "piattaforme e estensori di armi che li accompagnano".
Secondo un rappresentante dell'azienda, il progetto "remote media" comprende sensori di rete a infrarossi ea radiofrequenza con la funzione di fusione dei dati e identificazione automatica dei bersagli in ambienti difficili; funzioni di rilevamento delle minacce; e lo sviluppo di strumenti di pianificazione avanzati e strumenti decisionali.
I sistemi specifici studiati da MBDA hanno capacità di attacco tattico con "armi compatte e collegate in rete dispiegate oltre la portata delle armi, in grado di un impatto estremamente accurato e di disorganizzare le difese nemiche attraverso il comportamento di gruppo e sciame".
Anche la società polacca WB Electronics sta esplorando le capacità dello sciame per i suoi droni e munizioni vaganti (BB). La società ha parlato di piani futuri per piattaforme autonome che operano in configurazioni a sciame. Secondo il direttore di WB Electronics Martin Masievski, il futuro successo operativo di queste tecnologie autonome si baserà sulle funzionalità che possono fornire ai militari.
Ad esempio, questa è la capacità di BB e UAV di volare in assenza di un segnale GPS e scambiare messaggi con altri velivoli con e senza equipaggio durante le missioni sciame.
Masievski ha affermato che WB Electronics sta sviluppando tecnologie a sciame per soddisfare le esigenze dei militari per i sistemi disabitati, specialmente quando si supportano le operazioni in condizioni di combattimento, ma non è stata in grado di fornire informazioni più dettagliate. Ha notato che WB Electronics sta lavorando per collegare in rete fino a sei munizioni vaganti Warmate LM, sebbene questo progetto rimanga nelle prime fasi di sviluppo. Ha anche espresso la sua visione delle capacità dello sciame LM, che prevede l'uso di un massimo di 20 droni collegati in un'unica rete per la ricognizione e la raccolta di informazioni.
La maggior parte delle tecnologie sciame oggi sono sviluppate per lo spazio aereo. Tuttavia, le tabelle di marcia a lungo termine possono essere integrate con capacità simili per i veicoli di superficie e di terra.
“Queste opportunità non sono ancora ben sviluppate. Tuttavia, le decisioni aziendali ora si concentrano sugli aerei ", ha affermato Masievski. "Ma man mano che la tecnologia si sviluppa, i livelli di autonomia aumentano e l'intelligenza artificiale emerge per supportare le operazioni nello spazio tridimensionale, diventerà possibile trasferirle sulla superficie o sulla sfera terrestre".
“Ma il potenziale è incredibilmente grande, soprattutto man mano che la tecnologia AI si sviluppa e diventa più pratica. In futuro potremo vedere cose incredibili, ad esempio uno sciame di droni che si comportano come uno stormo di uccelli. Il potenziale per queste opportunità è enorme.
Oltre alla capacità di lanciare e restituire stormi di veicoli autonomi, gli utenti dovrebbero anche essere in grado di controllare a distanza un gran numero di droni, robot di terra o veicoli di superficie.
Gli operatori devono essere dotati di software di controllo a terra di nuova generazione e dispositivi per gli utenti finali per manipolare in modo ottimale gli sciami riducendo il carico cognitivo per il personale. Vale la pena notare la società Pison, che sviluppa la tecnologia di controllo dei gesti nell'interesse della MTR statunitense. Consente agli operatori di controllare il funzionamento dell'UAV con gesti delle mani utilizzando un dispositivo indossato al polso. Secondo l'azienda, la prossima fase delle manifestazioni è prevista per giugno 2020.
