没有人知道阻止无人机的最佳方法

有没有一种方法,能以与无人机本身差不多的成本将无人机击落?
科威特(2015年8月23日)美国海军陆战队第15海军陆战队远征部队第3营第1海军陆战团登陆营的利马连队员,在一次训练演习中准备发射RQ-11“渡鸦”无人机。“渡鸦”是一种小型、手抛式、遥控、无人驾驶飞行器,具备昼夜空中情报、监视、目标捕获和侦察能力。第15海军陆战队远征部队的部队在科威特进行维持训练,以保持和提高他们在部署前训练期间所培养的技能。第15海军陆战队远征部队与“埃塞克斯”两栖准备组一同部署,以维持美国第五舰队行动区域的地区安全。(美国海军陆战队摄影:Elize McKelvey下士/发布)Elize McKelvey下士

今年,世界见证了一种长期存在的理论武器的实际应用:一架普通人能在百思买买到的商用无人机,向伊拉克的一个目标投掷炸弹。这些无人机炸弹由极端暴力、准国家的ISIS在伊拉克和叙利亚使用,是现代科技与现代战场最引人注目的结合。廉价、携带摄像头的机器人,被一个从未梦想过能够拥有空军的组织用于邪恶的目的。投掷手榴弹并非叛乱组织能用小型飞行机器人做到的最致命的事情,但这引出了一个非常重要的问题:对于这样的无人机,到底**答案**是什么?

对于防御领域来说,这是一个罕见的情况——目前还没有明确的答案。坦克的问题是一枚制导导弹,由肩射发射器、直升机或低空攻击机发射。机枪巢的问题是一辆坦克,由步兵支援,或由山丘上的迫击炮部队发射。但无人机呢?蓬勃发展的无人机对抗技术是一个充满可能性的武器的原始汤,或许有一天能清除空中那些谎言中的机器人。这是一个年轻的行业,其特点是奇异的承诺和新颖的想法,就像它提供的实用工具一样。

以下是一些比较奇特的反无人机工具的简要示例:网枪、携带网的无人机、成群的无人机携带网的无人机,以及一架智能反无人机火箭筒,它发射的物体,你猜对了,就是网,用于对付无人机(我们喜欢最后一个)。曾经有一个概念无人机,可以通过电线缠绕住其他无人机的螺旋桨,但它从未真正实现。一家俄罗斯公司提出了一个微波枪的概念,用于烧毁敌对无人机的电子设备。而最著名的是,荷兰警方训练老鹰捕捉天空中的无人机。

对于执法部门、五角大楼和其他试图防范无人机的实体来说,问题之一就是无人机太便宜了。可用的四旋翼无人机价格低至几百美元。有没有一种方法,能以与无人机本身差不多的成本将无人机击落?

视情况而定,是的。一把霰弹枪在技术上可以击落无人机,前提是无人机在射程内,并且开枪的人已准备好承担向机器人开枪的法律后果。而且,在靶场上,足够的机关枪可以击落一架扮演飞碟的无人机,尽管这对于一个专门的、适合机关枪射击的靶场之外的地方来说,并不是一个真正实用的建议。子弹和霰弹比无人机便宜,但它们瞄准的目标很小,弹药最终会击中其他东西,而且警方和军方都在寻找其他方法来禁用这些飞行机器人。

其中一个选择是激光。激光武器的开发成本很高,但一旦建成并安装在船上,例如,每次射击的成本微乎其微。这就是“拉乌斯”(LaWs)激光武器系统的逻辑,它安装在“普鲁斯”号(USS Ponce)上,海军在2014年波斯湾的演示中用它对抗一架目标无人机。像波音洛克希德·马丁这样的国防巨头都在研发激光武器,而美国陆军、空军、海军海军陆战队都计划在未来十年内拥有一款可用的武器。除了美国,以色列、英国和德国的研究人员都在开发激光武器,以熔穿敌对无人机和其他飞行威胁。

商用无人机和玩具无人机如此便宜的一个原因是,它们运行在不受限制的电磁频谱上。与Wi-Fi相同的无线电波允许无人机与智能手机应用程序或手持控制器通信。这打开了另一个对抗无人机的途径:简单地使其无法与控制器通信。

如果无人机的Wi-Fi未加密,发送一个简单的代码就可以关闭无人机,使其坠落地面。这就是陆军网络研究所的方法,他们建造了一个“网络步枪”作为演示,后来培训了西点军校的学员在模拟突袭中对抗无人机。与其他方法不同,其他反无人机武器,如Battelle Memorial Institute的DroneDefender,只是干扰无人机的无线电和GPS信号,压倒它们并导致无人机坠毁。DroneDefender显然足够有用,以至于它已经被发现在与伊拉克作战的美国部队手中,并启发了伊朗其他地方的模仿者。

携带一把特殊的、无弹药的步枪并不适合所有人,虽然它可能是保护巡逻小队的有用工具,但对于保护整个设施来说,它并不容易规模化。几家欧洲国防承包商已经提出了用于大型、复杂的反无人机系统的概念和计划,这些系统能够跟踪无人机,然后对其进行干扰或接管。有来自意大利的“猎鹰之盾”,它依赖于一个复杂的摄像头网络,然后以某种方式接管无人机的控制。空客公司有一个反无人机系统,它跟踪并干扰或欺骗进入的无人驾驶飞行器的GPS信号,将这些机器人重定向到威胁较小的地方,一家英国公司则开发了一个反无人机系统,它结合了摄像头、干扰和雷达来发现和识别其威胁。

在这个领域竞争的一个新系统是MESMER,由总部位于弗吉尼亚州的Department13公司开发。MESMER上个月在“今日秀”的无人机对抗节目中首次亮相。“今日秀”。根据Department13首席执行官乔纳森·亨特的说法,它“是一种非动能的方式来控制商用无人机,真正控制空域。”也就是说:如果MESMER按照设计和测试那样工作,它可以在不使其坠毁或开枪的情况下阻止无人机。

亨特解释了他的公司是如何制造其反无人机武器的,这可以追溯到更早期的威胁,另一种被工程化以达到致命效果的廉价技术。亨特是美国陆军爆炸物处理处的前军官,他的工作是在战区拆除爆炸物。伊拉克和阿富汗的叛乱的特点是IED(简易爆炸装置),其中一些是通过无线电控制引爆的,这些控制与车库门开启器一样简单。

为了阻挡这些无线电信号,美国陆军花费了170亿美元购买干扰器,结果好坏参半。Department 13的方法,促使他们开发了MESMER,不是去干扰无线电信号,而是找出发送信号的无线电的所有信息,然后发送一个更复杂的信号来覆盖它。

“我们所做的是,我们本质上是在用无人机的语言进行交流,”亨特说。“所以当我们进行传输来控制无人机时,我们实际上是在说同一种语言,我们不是用能量来压倒它。我不需要大喊大叫,我只需要说同一种语言。一旦我们说着同一种语言,它就只会听我的。”

如果无人机信号是加密的怎么办?

“大多数人没有很好地实现加密,”亨特说,同时他提到MESMER并不能解密加密。“如果需要,它也可以进行密码搜索,但主要是软件在寻找进入无人机控制的途径,而不需要破解任何安全通道。”

在此,我应该指出,《大众科学》尚未亲眼见过MESMER的演示。在《今日秀》和Department13网站上的一个解释视频中可以看到它的视频。Department13的网站,亨特说他们已经为包括国防部和澳大利亚国防军在内的众多潜在客户演示了这项技术。而且,也许最令人困惑的是,MESMER既是一个一体化的系统,也是一种软件,客户最终可以将其整合到他们现有的传感器和干扰器网络中。

“我们也喜欢将其视为软件,但为了销售软件,我们必须有硬件,所以我们做的就是构建一个参考平台,”亨特说。“我们发现大多数人都很难理解它。人们想买一个黑匣子,所以这里就是一个黑匣子。”

如果MESMER在实际应用中的效果与其在封闭演示中的效果一样好,那么它就可以通过无人机最有用和最经济实惠的因素来打击廉价无人机:即来自不受管制的电磁频谱基本开放的无线电频道。使用远程控制设备的一个危险是,控制的同一条路径对其他用户也是开放的。在一个充斥着网、激光和强大干扰器的反无人机领域,MESMER希望通过与飞行员相同的开放门径而悄悄进入。

MESMER只是众多反无人机工具中的一种可能性,即使是成熟的反制武器也需要数年甚至数十年才能开发出来。机枪曾在战场上占统治地位,直到经过多年的努力才出现了直接攻击它们的防弹装甲车;我们现在所知的坦克曾经只是针对一个特定、泥泞问题的狭窄解决方案。网,在演示中如此有效地捕捉四旋翼无人机,能否应对在战场上阻止无人机的挑战?对激光的大量投资,一直被许诺为廉价空中弹药和机器人的解药,最终能否带来一个无人机融化武器的未来?由人携带的干扰步枪能否获胜,作为一种新工具,以熟悉的外形和包装应对新的威胁?

在伊拉克,ISIS学会了如何制造自己的无人机,并改编了商用型号以满足其战场和宣传需求。无论哪种反制措施最终投入使用,很可能都只是时间问题,到时候就会有人针对它进行工程化解决方案。

 

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Kelsey D. Atherton

科技领域特约撰稿人

Kelsey D. Atherton 是一名军事技术记者,自 2013 年起为《大众科学》供稿。他报道无人机器人和其他无人机、通信系统、核企业以及用于规划、发动和缓解战争的技术。


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