武装无人机能真正消灭所有潜艇吗?

重点:无人机为战争的变化提供了许多有趣的可能性。但是,他们还无法取代传统系统。

在冷战结束后,随着太平洋海底军备竞赛的加速,全球各地的海军都在寻求新的反潜能力。诸如量子磁力计和基于卫星的光学传感器等技术的发展正在导致人们预测,到二十一世纪中叶,潜艇可能即将失去其隐身优势。

但是,水上和水下(无人水下航行器或UUV)成群的廉价无人机可能对潜艇构成最大和最直接的威胁。

成群的无人机不同于大型,更高能力(和更昂贵)的远程自动驾驶无人飞行器,例如中国最近展示的大直径HSU-001潜艇,或为美国海军建造的超大型排水口“逆戟鲸”。

相比之下,成群的系统体积小,重量轻,价格便宜,数量众多,并且可以联网,像来自同一蜂巢的蜜蜂一样进行协作。

潜艇,较大的UUV,飞机或军舰可能会用数百个这种廉价且昂贵的无人机传感器平台淹没海洋,从而形成可以根据新情报和不断变化的作战需求而变化的长期监视能力。

它们也可以通过看似非军事的商业船来部署,这实际上使得不可能分辨出哪些船只正在部署和控制无人机。

潜水艇分析师彼得·科茨(Peter Coates)在博客文章中指出,水下蜂群无人机可以特别提高国家的监视能力。

“考虑到一支由20艘低成本“拖网渔船”组成的船队和平地“捕捞鱼”,但实际上是每艘200艘低成本批量生产的微型UUV的母舰……这艘船队可以由固定的海床来辅助和系留式反潜声纳传感器,诸如越南等国已经在东亚海域上空航行。”

科茨指出,便宜,数量众多的水下微型无人机可以在“网”中跨越数百英里,以侦察甚至跟随缓慢移动的潜艇。

“可能性是无限的,廉价的,并且可以在和平时期发生-不需要昂贵的海军资产。如果冲突爆发,他们可以将海军资产“暗示”给我们的[澳大利亚]潜艇。”

更糟糕的是,随着潜艇无人驾驶飞机的成熟,它们在理论上可以获得类似于现役Switchblade地面攻击小型无人机的进攻型神风敢死队的能力。

无人机群的局限性

无人机群一旦投入使用,数量众多且价格便宜,无法使用大多数当前的军事系统进行有效销毁。

但是小型无人机也有很大的局限性:它们无法携带太多的燃料或武器。这限制了它们的航程和速度,这意味着它们可能需要某种持久的母舰(或“母机”)才能部署。

此外,在进攻性角色中,小型无人机的有效载荷限制意味着它们无法携带大型炸药,而炸弹爆炸的可能性很大。马克48重量级鱼雷的弹头为650磅。相比之下,成群的无人机可能被限制在20磅或更少,这使其比直接进行致命攻击更容易遭到破坏,类似于《星球大战》中描述的类似帽贝的嗡嗡声机器人。

通过稠密的水来维持水下通讯联系也很困难。尽管无人驾驶无人机可以绕过这个问题,但是它并没有消除监视系统回传有用数据的需要。对于进攻型自动驾驶无人机,这还会引发伦理问题,即是否信任潜艇的AI以正确评估其是否应该发动潜在的致命攻击。

最后,小型UUV通过以非常慢的速度行驶来耐力。但是,这些速度将使追击或拦截6至12节的潜艇巡航或高达30的冲刺速度非常困难。

分布式水下无线传感器网络(DUWSN)

如今,大量的UUV设计主要集中在地雷和水下物体的定位上。

一个例子是Aquabotix开发的3.7磅重的SwarmDiver无人机,可以将它扔到船的侧面,并可以由操作员进行远程控制,如本视频所示。当前的系统已经有用于防雷任务,海底未爆炸弹药的回收,港口安全和港口防御的应用程序。

可以探测水下地雷的系统也有可能发展为跟踪潜艇。但是潜艇无人驾驶飞机将需要席卷更大的区域,从而造成上述通信链接困难。

澳大利亚海军研究所的科学家Michael Kobold和Keith Aliberti在一篇文章中描述了这些挑战,同时提出了声音信号传递方法可以克服这些挑战。

“然而,水下声学通道具有大延迟和低带宽的特点。此外,DUWSN的传感器节点是可移动的,由于分散和剪切作用,它们将相对于彼此移动位置,从而导致大量(可能数百到数千个)密集部署的传感器之间的协调联网成为一个挑战。”

传感器节点通信的“规则”,也称为通信协议,是推进近实时信息传递的关键。美国海军已经对新型网络架构进行了研究和开发,以满足短期,时间关键以及长期,非时间关键的防雷对策作战需求。”

群居无人机

海军也正在追赶空中群居的LOCUST无人机(代表低成本无人机成群技术),以低空掠过远洋狩猎潜艇。这些可以从巡逻机上掉下来。海军还开发了类似加农炮的水面发射系统,可以将多架LOCUST无人机迅速弹向天空。

类似于LOCUST的无人机如何帮助反潜作战的一个例子是P-8海上巡逻飞机,该飞机缺少自己的磁异常检测器(MAD)以用于低空通行证,并且通常无论如何都可以在较高的高度操作其其他传感器的更好优势。

但是,由P-8降落的小型无人机不仅可以处理那些低空电磁扫描,还可以搜索更大的区域,因为MAD的探测半径很小。

海军鲨鱼?

2013年,海军还测试了Bluefin机器人公司开发的无人驾驶潜艇,即SHARK,这是大型DARPA计划的一部分,称为分布式敏捷潜艇狩猎(DASH)。

从理论上讲,在使用无源传感器检测潜艇之后,将部署SHARK型无人机。然后,SHARK将使用主动声纳来连续跟踪该潜艇的运动。

主动声纳-传输从水下物体反弹的声波-为被动声纳提供出色的跟踪。但是潜水艇很少使用主动声纳,因为它也可能显示自己的位置,例如在黑暗的房间里打开手电筒。

因此,无人系统可以承担主动声纳追踪敌方潜艇的“高风险”工作,而部署它的母舰仍可以通过使用无源水听器收听来获得好处。

潜艇与群

未来的潜艇将需要有能力抵抗无人机群。他们无法花费有限的昂贵鱼雷来拾取水下无人机,而且他们缺乏像水面战舰那样的近距离防御武器。

但是,他们自己可以从鱼雷管部署拦截机。可以设想一种更高端的可回收无人机,其设计旨在使它在潜艇之前走得更远,并使远距离,敏捷性较低的无人机或静态监视系统失效。这些可能与价格便宜,一次性使用的拦截机无人驾驶飞机相辅相成,这也可能试图诱捕鱼雷。

在乌克兰和叙利亚的战斗中,电子战还被证明可以有效地使空中无人机失灵。也许可以为潜艇开发类似的系统。

《The Drive》上的一篇最新文章强调指出,至少从2013年起,海军就一直在开发一种名为“针对集成传感器的多元素签名网状仿真”或NEMESIS的对策系统。

NEMESIS采用了包括诱饵,干扰,声学对策和多输入/输出无线电(MIMO)在内的分布式系统来创建数十个伪造的传感器退货,从而使相对的操作员无法分辨哪些是真实的,哪些是伪造的。

因此,随着传感器变得越来越多样化和强大,在表面上方和下方进行隐身的未来可能会从“隐身”转向检测,而不是使用具有合理目标的过饱和传感器,例如向导创建虚幻的副本来迷惑敌人。

虽然廉价但价格可承受的群体传感器平台的容量迅速增加,对潜艇和其他隐身平台构成了生存挑战,但这些新系统可能反过来又容易受到采用网络群体技术的对策的影响。

作者:SébastienRoblin,乔治敦大学(Georgetown University)硕士。