Momenteel is er een gestage ontwikkeling van het concept van het uitvoeren van zwermoperaties vanuit de lucht, het land en de zee met behulp van veel "verlaten" systemen, aangezien de strijdkrachten van veel landen veel aandacht besteden aan de inzet van geavanceerde autonome systemen om tegenstanders te verslaan technologieën. De ontwikkeling van dergelijke technologieën is momenteel echter vooral gericht op luchtzwermen en het is onwaarschijnlijk dat ze in de nabije toekomst een significante impact zullen hebben op de uitkomst van militaire operaties.
Desalniettemin dwingt de inzet van zwermen lucht-, grond-, oppervlakte- en onderzeese autonome platforms het leger om de ontmoedigende uitdagingen aan te gaan om deze technologie te onderhouden en te financieren, ondanks de relatief recente introductie ervan.
Volgens minister van Defensie Gavin Williamson, die een jaar geleden sprak bij het Royal Defense Research Institute, had het UK Department of Defense Transformation Fund "de taak om zwerm squadrons van genetwerkte drones te ontwikkelen die in staat waren de vijandelijke luchtverdediging te verwarren en te verdoven. We hopen dat de technologie eind dit jaar klaar is voor gebruik."
Hoge functionarissen van het US Special Operations Command zijn het in principe eens met dit standpunt. "Het geheel van onbemande systemen die aan een gemeenschappelijke missie werken, blijft een integraal onderdeel van de routekaart van het commando voor zijn veelbelovende concept "Speciale toepassingen voor speciale situaties", zei het hoofd van programma's voor apparaten van het vliegtuigtype.
Zijn commentaar komt overeen met dat van het Commando, dat sprak over hoe zwermtechnologie het 'tactische informatiebewustzijn' van speciale troepen in een gevechtssituatie zou kunnen ondersteunen. Het concept van het commando, NGIA (Next Generation Information Awareness), integreert "biometrische en technische sensoren op afstand, geavanceerde data-architectuur en analyses als aanvulling op de traditionele informatievergaring in vijandig gebied."
Een woordvoerder van het commando legde verschillende principes van gevechtsgebruik uit, waaronder hoe zwermen verticale start- en landingsdrones het NGIA-concept konden ondersteunen. Een van de andere overwogen principes van het gevechtsgebruik van de nieuwe technologie is de inzet van UAV's vanuit een geavanceerde positie voor het uitvoeren van visuele, geluids- en elektromagnetische verkenningen, en daardoor de speciale troepen niet in gevaar te brengen, aan wiens training veel geld werd uitgegeven.
Hij sprak ook over de wens van het Commando om een consortium van "beste industriële partners" op te richten die in staat zijn een oplossing te ontwikkelen voor de wemelende UAV's en deze in de komende zes jaar in de praktijk te brengen.
Continue activiteit
Elk operationeel gebruik van zwermoplossingen kan beginnen voordat het NGIA-concept is geïmplementeerd. Amerikaanse overheidsinstanties voeren al verschillende programma's uit die gericht zijn op het gebruik van nauw met elkaar verbonden technologieën.
Programma's zoals OFFSET (Offensive Swarm-Enabled Tactics) van het DARPA Defense Advanced Research Projects Agency, TOBS (Tactical Offboard Sensing) van de US Air Force en LOCUST (Low-Cost UAV Swarming Technology - goedkope UAV-zwermtechnologie) US Navy.
Het TOBS-concept is gebaseerd op het AC-130J Ghostrider-vuursteunvliegtuig, dat in staat is om meerdere Area-I ALTIUS (Air-Launched, Tube-Integrated Unmanned System) buislanceerdrones tegelijk te lanceren om het draagvliegtuig te voorzien van informatie over mogelijke doelen.
De Amerikaanse luchtmacht kon geen details geven over het TOBS-programma, maar bronnen uit de industrie zeiden dat ALTIUS-drones zijn uitgerust met warmtebeeldcamera's en opto-elektronische camera's en een datalink die richting geeft aan het bewapeningscomplex van de Ghostrider. Het TOBS-concept stelt de Ghostrider in staat om doelen te bereiken in de meest uitdagende weersomstandigheden.
Het US Air Force-project LOCUST richt zich op de samenwerking van maximaal 30 Coyote-drones ter ondersteuning van inlichtingenvergaring, surveillance, targeting en verkenningsmissies. De MIT Perdix UAV wordt ook beschouwd als een alternatief platform voor het LOCUST-programma.
DARPA hield zijn laatste demonstratie als onderdeel van het OFFSET-project in juni 2019. Het OFFSET-concept zal naar verwachting de gezamenlijke exploitatie van maximaal 250 UAV's en de integratie van automatische grondvoertuigen (AHA's) in een enkel netwerk kunnen garanderen.
De demonstratie in juni in Fort Benning, de tweede van zes geplande, illustreert het concept van een netwerk van drones en grondvoertuigen die verkenningsmissies uitvoeren in gemeenschappen met hoge verticale structuren, smalle straten en ondiepe kijkhoeken. Volgens DARPA kregen Lockheed Martin en Charles River Analytics in het kader van het OFFSET-programma de taak om "een zwermsysteem te ontwerpen in de vorm van een realistische speltoepassing ingebed in fysieke autonome platforms."
Deze activiteit heeft ook tot doel "adaptief, complex, collectief gedrag te definiëren om informatie-uitwisseling, besluitvorming en interactie met de omgeving te verbeteren, zodat UAV's naadloos kunnen interageren, elkaar kunnen beïnvloeden en correcte logische conclusies kunnen trekken."
Ondertussen werd eind 2019 de derde ontwikkelingsfase afgerond, aldus Dynetics, de hoofdaannemer van het Gremlins-project. Het doel van het project is om vanuit een C-130 transportvliegtuig te lanceren en er een "kudde" Gremlin-vliegtuigen naar terug te sturen. Het Gremlins-programma, waarvan het concept is ontwikkeld door het DARPA Office, voorziet in het gebruik van herbruikbare drones die in staat zijn om verspreide luchtoperaties uit te voeren in een complexe gevechtsomgeving.
Dynetics zei in een verklaring dat "Gremlin-drones worden gelanceerd vanuit bestaande vliegtuigen buiten het bereik van vijandelijke luchtverdediging. Na het voltooien van de missie neemt het C-130-vliegtuig de Gremlin-drones weer aan boord en transporteert ze naar de basis, waar ze snel herstellen en weer op de vlucht worden gestuurd."
Sierra Nevada Corporation, Airborne Systems, Applied Systems Engineering, Kutta Technologies, Moog, Systima Technologies, Williams International en Kratos Unmanned Aerial Systems nemen deel aan het programma.
Technologische oplossingen
Volgens de directeur van het bedrijf Kratos Steve Fendley zullen in de toekomst honderden, zo niet duizenden drones kunnen deelnemen aan zwermen.
Fendley vertelde hoe zwermen UAV's in de toekomst in staat zullen zijn om te communiceren met als doel een onbeperkt aantal aanvals- en verdedigingsmissies uit te voeren door middel van onafhankelijke besluitvorming op "massaniveau".
"De betrouwbaarheid neemt exponentieel toe als je een groot aantal voertuigen hebt die een bepaalde taak uitvoeren", legt Fendley uit, waarbij hij opmerkt dat het verlies van een of meer UAV's in een grote zwerm systemen de missie niet negatief zal beïnvloeden.
"De zwerm zelf en zijn besluitvormingsmogelijkheden zijn niet gebonden aan een bepaald vliegtuig, dus je kunt een of meer drones verliezen en nog steeds niet het vermogen verliezen om de taak te voltooien. Dit is vooral belangrijk bij het spelen tegen bijna gelijke tegenstanders, waar kwantiteit telt."
Fendley vestigde ook de aandacht op het feit dat zwermen UAV's via satellietcommunicatie kunnen worden genetwerkt, hierdoor kunnen vliegtuigen, indien nodig, gegevens uitwisselen uit het zicht.
“In de lucht wisselen deze apparaten voor verschillende doeleinden alle beschikbare informatie met elkaar uit, dat wil zeggen dat elk van hen meer informatie bezit dan het zou hebben als het alleen zou vliegen. Daardoor worden de mogelijkheden van elk afzonderlijk element in de zwerm enorm vergroot."
Maar tegelijkertijd is het potentieel van zwerm-UAV's nog niet volledig gerealiseerd, ondanks de aanwezigheid van "honderden" technologische programma's in de Verenigde Staten en andere landen.
Het gebruik van kunstmatige intelligentie (AI) en machine learning in besluitvormingsprocessen met drones en het aanbieden van distributie en aanpassing van cognitieve beslissingslussen zijn gebieden die nog zorgvuldig moeten worden bestudeerd. Volgens Fendley "is er nu enorm veel vraag naar onderzoek in deze gebieden", maar de meeste zwermschermen moeten AI-software nog volledig integreren en optimaliseren. De presentatie van UAV-zwermen vandaag is meer gebaseerd op logica dan op AI."
In mei vorig jaar kondigde Kratos, als onderdeel van zijn krioelende roadmap, een strategisch partnerschap aan met dronemaker Aerovironment. Deze samenwerking is gericht op de ontwikkeling van het concept "Geïntegreerde capaciteiten van zeer effectieve tactische UAV's en tactische raketten." Het voorziet in de inzet van Aerovironment's Switchblade tactische buislanceringsraketsysteem via hogesnelheids- en grotere onbemande voertuigen, waaronder Kratos' MQM-178 Firejet-drone. De 3 meter lange Firejet-carrier, oorspronkelijk gemaakt als een uitgebreide trainer voor het laten vallen van wapens, is een miniatuurkopie van de BQM-167A Subscale Aerial Target, die wordt geleverd door de Amerikaanse luchtmacht.
Andere aanvalsdrones van Kratos zijn ook de UTAP-22 Mako en XQ-58A Valkyrie.
De Mako-jetcarrier van 6, 13 meter lang, ontwikkeld in 2015, is in staat om UAV-zwermen naar de locatie te brengen en hun acties te coördineren, hun taken aan te passen en informatie naar het grondcontrolestation te sturen. Op 23 januari 2020 werd de vierde succesvolle vlucht van het onbemande luchtvaartuig XQ-58A uitgevoerd op het Yuma-oefenterrein. De tests werden uitgevoerd als onderdeel van het US Air Force Research Laboratory-programma voor een goedkope technologiedemonstrator met LCASD-mogelijkheden (Low Cost Attritable Strike Demonstrator).
Tijdens de tests voltooide het XQ-58A multitasking- en baanonafhankelijke vliegtuig al zijn taken, inclusief vluchten op grote hoogte en gegevensverzameling in reële omstandigheden. Fendley zei dat de eerste vluchten van draagraketten met de Switchblade UAV begin 2020 moeten worden uitgevoerd.
Een dergelijke combinatie kan de operationele efficiëntie van de Switchblade-jet aanzienlijk vergroten, die een maximaal bereik van 20 km heeft in de enkele modus. "In combinatie met het lanceervoertuig zal het bereik van de Switchblade met nog eens 270 km toenemen als je het vaartuig wilt terugbrengen, en 540 km voor de missie in één richting," zei Fendley, opmerkend dat elke Firejet in staat zal zijn om maximaal vier Switchblades. "Traditionele zwermen zijn gemakkelijker te implementeren met kleine systemen, en we zijn van plan om met de Firejet over te gaan naar zwermconcepten."
Zwerm mogelijkheden
Kratos neemt ook deel aan DARPA's Gremlins-programma, dat de basis zou kunnen vormen voor tientallen concepten van het zwermtype, waaronder 'inzet in de lucht en grote terugkeer van UAV's'.
Eind 2019 voerden Kratos en DARPA de eerste vlucht uit vanaf het C-130-vliegtuig, dat nog niet is onthuld, wat een tussenoplossing is tussen de Firejet- en 167A-voertuigen. Deze ongemarkeerde carrier heeft opvouwbare vleugels, waardoor hij vervoerd kan worden in het vrachtruim van een C-130 vliegtuig.
Na voltooiing van de taak vindt de terugkeer van de dragers terug naar de laadruimte plaats met behulp van een technologie die doet denken aan tanken in de lucht. Hierdoor kan het C-130-vliegtuig "aanmeren" bij de koerier om het terug te brengen naar het compartiment en naar het rek te verplaatsen voor opslag voor hergebruik.
Kratos ontwikkelt ook de Wolf Cancer-technologie voor zwermoperaties van UAV's. Als onderdeel van het Wolf Pak-concept wordt een communicatietechnologie bestudeerd die het mogelijk maakt om meerdere luchtsystemen te combineren tot een hoogfrequent netwerk en zo de kwaliteit van de gegevensuitwisseling te verbeteren.
Dankzij Wolf Pak-technologie kunnen zwermen zich ook op een gedecentraliseerde manier aanpassen en opnieuw configureren, waardoor dronezwermen op een vooraf bepaalde afstand van elkaar kunnen vliegen. Deze software wordt ontwikkeld op verzoek van een niet nader genoemde klant van het Amerikaanse leger. Er werden geen verdere details verstrekt, hoewel experts uit de sector suggereren dat het kan worden gebruikt om een reeks operationele vereisten te ondersteunen, variërend van inlichtingen tot targeting.
Wolf Pak-software, die momenteel door klanten wordt geëvalueerd, draait op UWB-links die de elektromagnetische handtekening van de UAV verminderen bij gebruik van een enkel controlestation.
Kratos zei dat de Wolf Pak-oplossing een "leider" aanwijst die op afstand of autonoom de rest van de zwerm bestuurt. Ook is het systeem redundant uitgevoerd, de werking van de zwerm wordt niet beïnvloed door het uitschakelen of schade aan een losse drone. Elke UAV werkt in een zwerm op zijn eigen geïntegreerde software, die conflicten met drones en andere obstakels vermijdt.
Volgens Kratos kan de Wolf Pak-software tegenwoordig tot 10 UAV's in één zwerm besturen. Ook kunnen vliegtuigen zich voor individuele operaties loskoppelen van het netwerk, waarna ze weer verbinding kunnen maken met de zwerm. Fendley zei:
“Wolf Pak maakt het mogelijk om UAV-teams snel te integreren voor samenwerking, hoewel het geen AI of besluitvormingsfuncties bevat. We gebruiken de Wolf Pak tegenwoordig niet, maar er is een prototypesysteem gemaakt om te begrijpen hoe het concept zou kunnen werken. Het programma bevat geen versleuteld communicatiekanaal, maar tegenwoordig is een beveiligd systeem nodig om toezicht te houden in een gevechtssituatie."
Kratos gebruikt een nog niet nader genoemd autonoom systeem om zijn huidige demonstratieprogramma's te ondersteunen en een gemeenschappelijke interface te bieden met zwerm-UAV's die kunnen worden aangepast om specifieke vliegtuigtypen te integreren. Het bevat een datalink voor afstandsbediening en monitoring; extra communicatiekanaal tussen voertuigen die dicht bij elkaar vliegen; Autopilot-software om "basis" vliegprestaties te garanderen; evenals een doelcomputer voor besluitvorming op een hoger niveau. De technologie omvat ook AI-software die is ontwikkeld door Kratos en andere niet nader genoemde partners uit de civiele sector.
“Het is onze bedoeling om open interfaces en verschillende benaderingen te hebben die zich aanpassen aan elk hardware-/softwareonderdeel. Kratos wil zich bij hen allemaal aansluiten en andere oplossingen in onze drones opnemen. Autonomie kan worden ingebed in basissystemen met interfaces waarmee we kunnen communiceren en coördineren met autonome en AI-subsystemen van andere ontwikkelaars , - merkte Fendley op.
Ondertussen presenteerde de Europese raketfabrikant MBDA verschillende concepten en systemen ter ondersteuning van UAV-zwermoperaties op een vliegshow in Parijs in de zomer van 2019.
Zwerm levering
Een vertegenwoordiger van het MBDA-bedrijf zei dat een actieve ontwikkeling van zijn eigen concept van het Future Air System en zijn component - zwermmogelijkheden aan de gang is. Het omvat met name de levering van een zwerm UAV's door de zogenaamde Remote Carrier, die "compact en onopvallend" zal zijn en in combinatie met andere platforms en wapens zal kunnen werken.
"Naarmate bedreigingen evolueren en ontkenningsstrategieën geavanceerder worden, zal het nodig zijn om lokale en tijdelijke superioriteit in de lucht te creëren", zei het bedrijf in een verklaring. "Bij deze razendsnelle operaties zullen genetwerkte uitvoerende elementen een aanzienlijk deel van de strijdwolk in beslag nemen, waarbij tactische informatie en doelcoördinaten in realtime worden uitgewisseld met platforms en andere netwerkknooppunten om de gewenste impact te bereiken."
MBDA noemt zijn afgelegen draagraketten, gelanceerd vanaf gevechts- en transportvliegtuigen en oppervlakteschepen, "platform- en wapenverlengers die ze vergezellen".
Volgens een vertegenwoordiger van het bedrijf omvat het "remote media"-project netwerk-infrarood- en radiofrequentiesensoren met de functie van gegevensfusie en automatische identificatie van doelen in moeilijke omgevingen; bedreigingsdetectiefuncties; en de ontwikkeling van geavanceerde planningstools en besluitvormingstools.
Specifieke systemen die door MBDA zijn bestudeerd, hebben tactische aanvalsmogelijkheden met "compacte, genetwerkte wapens die buiten het bereik van wapens worden ingezet, in staat tot zeer nauwkeurige impact en desorganisatie van de vijandelijke verdediging door groeps- en zwermgedrag."
Het Poolse bedrijf WB Electronics onderzoekt ook de zwermmogelijkheden voor zijn drones en hangmunitie (BB). Het bedrijf sprak over toekomstplannen voor autonome platforms die in zwermconfiguraties werken. Volgens Martin Masievski, directeur van WB Electronics, zal het toekomstige operationele succes van deze autonome technologieën gebaseerd zijn op de functionaliteit die ze aan het leger kunnen bieden.
Dit is bijvoorbeeld het vermogen van BB en UAV's om te vliegen bij afwezigheid van een GPS-signaal en berichten uit te wisselen met andere bemande en onbemande vliegtuigen tijdens zwermmissies.
Masievski zei dat WB Electronics zwermtechnologieën ontwikkelt om te voldoen aan de behoeften van het leger aan onbewoonde systemen, vooral bij het ondersteunen van operaties in gevechtsomstandigheden, maar was niet in staat om meer gedetailleerde informatie te verstrekken. Hij merkte op dat WB Electronics werkt aan een netwerk van maximaal zes Warmate LM hangmunitie, hoewel dit project zich nog in een vroeg stadium van ontwikkeling bevindt. Hij uitte ook zijn visie op de LM-zwermmogelijkheden, die voorziet in het gebruik van maximaal 20 drones die zijn verbonden in een enkel netwerk voor verkenning en informatieverzameling.
De meeste zwermtechnologieën zijn tegenwoordig ontwikkeld voor het luchtruim. Langetermijnroutekaarten kunnen echter worden aangevuld met vergelijkbare mogelijkheden voor grond- en grondvoertuigen.
“Deze kansen zijn nog niet goed ontwikkeld. Zakelijke beslissingen zijn nu echter gericht op vliegtuigen', zei Masievski. "Maar naarmate de technologie zich ontwikkelt, de mate van autonomie toeneemt en kunstmatige intelligentie opduikt om operaties in de driedimensionale ruimte te ondersteunen, wordt het mogelijk om ze over te brengen naar de oppervlakte- of grondbol."
“Maar het potentieel is ongelooflijk groot, vooral naarmate AI-technologie zich ontwikkelt en praktischer wordt. In de toekomst zullen we verbazingwekkende dingen kunnen zien, bijvoorbeeld een zwerm drones die zich als een zwerm vogels gedraagt. Het potentieel voor deze kansen is enorm."
Naast de mogelijkheid om groepen autonome voertuigen te lanceren en terug te brengen, moeten gebruikers ook grote aantallen drones, grondrobots of oppervlaktevoertuigen op afstand kunnen besturen.
Operators moeten worden uitgerust met de volgende generatie grondcontrolesoftware en apparaten voor eindgebruikers om zwermen optimaal te manipuleren en tegelijkertijd de cognitieve belasting van het personeel te verminderen. Vermeldenswaard is het bedrijf Pison, dat gebarenbesturingstechnologie ontwikkelt in het belang van de Amerikaanse MTR. Hiermee kunnen operators de bediening van de UAV met handgebaren regelen met behulp van een apparaat dat om de pols wordt gedragen. Volgens het bedrijf is de volgende fase van demonstraties gepland voor juni 2020.
