Od SF do masowej produkcji. Amunicja, która nigdy nie chybia?

Pociski karabinowe czy pistoletowy nawet, który nie wymaga celowania, by dotrzeć dokładnie tam, gdzie chcemy znane są science fiction, choćby z filmu „Piąty element”. Amunicję, która działać ma w ten sam sposób przetestowała w 2014 r. amerykańska wojskowa agencja DARPA. Projekt nazwano EXACTO, co jest skrótem od angielskojęzycznego terminu „Extreme Accuracy Tasked Ordnance”.

Czym jest inteligentna, samonaprowadzająca się amunicja do broni ręcznej?

EXACTO to program badawczy zainicjowany w 2008 roku przez amerykańską agencję DARPA. Jego celem było opracowanie systemu snajperskiego „wystrzel i zapomnij", obejmującego inteligentny pocisk kierowany kalibru .50 BMG (12,7×99 mm NATO) oraz ulepszoną lunetę. Projekt realizowały firmy Teledyne i Lockheed Martin.

Technologia EXACTO pozwala na reagowanie w czasie rzeczywistym na warunki atmosferyczne, wiatr i ruch celu. Skuteczny zasięg systemu wyniósł w testach z 2014 roku nawet 2000 metrów. W lutym 2015 roku przeprowadzono testy z użyciem ostrej amunicji – zarówno doświadczony, jak i niedoświadczony strzelec byli w stanie trafić w ruchomy cel. Pociski manewrowały w locie, korygując własną trajektorię.

Kluczową zaletą EXACTO jest to, że bazuje na istniejących karabinach kalibru .50 BMG, bez konieczności stosowania całkowicie nowego sprzętu. Mechanizm odpowiadający za zmianę kierunku lotu pozostaje objęty ścisłą tajemnicą wojskową.

Skąd pochodzi koncepcja kierowanego pocisku do broni ręcznej?

Sięgając głębiej w przeszłość w poszukiwaniu rodowodu tej koncepcji, znajdujemy, prócz wizji fantastyczno naukowych, pomysł i wynalazek pocisku kierowanego opracowany przez Rolina F. Barretta i opatentowany w sierpniu 1998 roku. Zgodnie z pierwotnym projektem pocisk miał mieć „troje oczu” opartych na światłowodach, co miałoby zapewnić trójwymiarowość „widzenia”. Miały być równomiernie rozmieszczone na całym obwodzie. Za zdolność naprowadzania odpowiadać miałby laser wskazujący cel.

Gdy pocisk zbliżałby się do miejsca docelowego, dostosowywał swoją trajektorię lotu w czasie rzeczywistym, Do każdego „oka” wpadać miałaby taka sama dawka światła z lasera. Pocisk dokonuje niewielkich korekt swojej trajektorii lotu, by trafić w cel dokładnie w miejscu oznaczonym laserowo. Co więcej, laser nie musiałby pochodzić ze źródła pocisku, co pozwalałoby na wystrzelenie pocisku w cel znajdujący się poza zasięgiem wzroku.

By pocisk mógł modyfikować swoją trajektorię lotu, jego korpus został w tym pierwotnym projekcie zaprojektowany jako połączenie metalu i polimeru. Polimer działałby jako powierzchnia odkształcalna, która odchylałaby strumień powietrza i sterowała pociskiem w czasie rzeczywistym. System naprowadzania zasilany miał być przez miniaturową baterię litowo-polimerową, podłączoną do obwodów nawigacyjnych.

Najpierw była artyleria

W czasach, gdy Barrett patentował swoją wizję, techniki modelowania balistyki takich pocisków nie były jeszcze dostępne. Firma Honeywell Aerospace pracowała jednak już wtedy nad inercyjnymi jednostkami pomiarowe oparte na technologiach mikroukładów elektromechanicznych MEMS, które, według niej, wytrzymywały wstrząs związany z wystrzeleniem z broni palnej.

Pierścieniowy żyroskop laserowy firmy Honeywell został opracowany jeszcze wcześniej, w latach 60-tych i 70-tych XX wieku z przeznaczeniem do komercyjnych, kosmicznych i wojskowych systemów naprowadzania, nawigacji i sterowania. Pierwotnie jednak te rozwiązania stosowane były do większych kalibrów pocisków, np. w pocisku artyleryjskim Excalibur. Dopiero z czasem pojawiła się myśl o zastosowaniu mikroukładów MEMS także do amunicji mniejszego kalibru.

Czy płetwy i stateczniki w pocisku są konieczne?

Program badawczy EXACTO agencji DARPA, którego celem było opracowanie inteligentnego systemu karabinu snajperskiego typu „wystrzel i zapomnij”, obejmującego inteligentny pocisk kierowany oraz ulepszoną lunetę, był kolejnym etapem rozwoju koncepcji amunicji strzeleckiej, która nie chybia.

Ze skąpych opisów pracującej nad tą technologią firmy Teledyne (razem z Lockheed Martin) wiadomo było, że pociski wykorzystują optyczne i laserowe systemy naprowadzania. Technologia pozwalała na reagowanie w czasie rzeczywistym na warunki atmosferyczne, wiatr i ruchy, jakie wykonywał cel.

Jednak projekt ten różnił się od koncepcji Barretta. Na udostępnionych ilustracjach pocisków EXACTO nie widać było żadnych widocznych płetw, stateczników ani innych mechanizmów sterujących. Opublikowane wówczas w serwisie Youtube nagranie pokazywało, jak karabin kierował celownik poza cel tak, aby pociski mogły wykazać się korygowaniem swojej trajektorię lotu. W publikowanych materiałach można było przeczytać, że technologia EXACTO znacznie zwiększa zasięg obecnych systemów snajperskich zarówno w dzień, jak i w nocy. Sam mechanizm odpowiadający za to, by amunicja zmieniała kierunek lotu, był i jest objęty ścisłą tajemnicą wojskową. Podczas testów z wykorzystaniem ostrej amunicji doświadczony strzelec kilkakrotnie użył kierowanych pocisków do namierzenia i trafienia w ruchomy cel. Pociski manewrowały w locie. Ponadto z systemu skorzystał również niedoświadczony strzelec, który również zdołał trafić w ruchomy cel.

Dlaczego szybkie trafianie w cel pocisków EXACTO jest ważne w wojskowych warunkach polowych?

Według spekulacji w mediach specjalistycznych, amunicja ta, kalibru .50 BMG, znanego także jako nabój 12,7×99 mm NATO, wraz z ulepszonym celownikiem, może wykorzystywać pociski stabilizowane obrotowo, wewnętrzne i/lub zewnętrzne metody sterowania aerodynamicznego, technologie naprowadzania pocisków, zabezpieczenia przed manipulacją, niewielkie, stabilne źródła zasilania oraz zaawansowane technologie celownicze, rozdzielczości optycznej i klarowności obrazu.

Dla snajperów wojskowych namierzenie ruchomych celów w niekorzystnych warunkach, takich jak silny wiatr i zapylony lub zadymiony teren stanowi ogromne wyzwanie przy użyciu tradycyjnej techniki. Jednocześnie ważne jest, aby snajperzy mogli namierzać cele szybciej i z większą celnością, ponieważ każdy strzał, który nie trafi w cel, stanowi zagrożenie dla bezpieczeństwa żołnierzy, ujawniając ich obecność i potencjalnie zdradzając ich pozycję.

System EXACTO miał na celu poprawę skuteczności snajperów i zwiększenie bezpieczeństwa żołnierzy przez zapewnienie większego zasięgu strzału oraz skrócenie czasu potrzebnego do namierzenia celu. Łączył pocisk z systemem naprowadzania w czasie rzeczywistym, który śledził i kierował go do celu, umożliwiając zmianę trajektorii lotu w celu skompensowania wszelkich nieoczekiwanych czynników, które mogłyby spowodować zboczenie z kursu.

Jakie są inne rozwiązania kierowanej, zawsze trafiającej, amunicji?

Program DARPA EXACTO nie jest jedynym tego rodzaju w Stanach Zjednoczonych. Gdy świat się o nim dowiedział, znany był już także projekt pocisku naprowadzanego opracowany w Sandia National Laboratories. Kierowany pocisk Sandii opiera się na nieco innych niż projekt DARPA EXACTO, zbliżonych do starszych koncepcji Barretta, rozwiązaniach technicznych wykorzystujący zdalne naprowadzanie powiązane z układem optycznym. Pocisk Sandia jest wystrzeliwany z broni gładkolufowej. W przedniej części pocisku znajduje się czujnik optyczny wraz z masą wyważającą i stabilizatorami. Elektronika naprowadzająca i sterująca oraz siłowniki elektromagnetyczne umieszczone w tylnej części pocisku sterują małymi płetwami, kierując pocisk na cel na podstawie danych z czujnika optycznego. Nie ma jasnych i jednoznacznych informacji o testach terenowych tego systemu.

Jednak nie jest to system bez wad. Zastosowana przez specjalistów Sandia metoda naprowadzania laserowego polegająca na oznaczaniu celu wiązką lasera, którą pocisk ma śledzić, może zostać wykryta, rozproszona lub zablokowana, więc z punktu widzenia wielu ekspertów ma wady, których nie ma EXACTO. Zaletą tego ostatniego jest również to, że opiera się na istniejącej już amunicji i karabinach kalibru .50 BMG, zaś kierowany pocisk Sandii potrzebuje całkiem nowego sprzętu. Z drugiej strony projekt Sandia wykracza poza sferę militarną. Jego celem jest komercyjne wprowadzenie kierowanego pocisku do zastosowań poza wojskiem.

EXACTO DARPA ma potencjalną konkurencję nie tylko w USA. W połowie 2016 r. Rosja prawdopodobnie pod wpływem informacji o amerykańskim programie „inteligentnej amunicji” ogłosiła, że opracowuje podobny „inteligentny pocisk”, zaprojektowany do trafiania celów z odległości do 10 kilometrów. O tym projekcie wiadomo jednak bardzo niewiele, łącznie z tym, czy w ogóle powstał jakiś fizyczny prototyp rosyjskiej samonaprowadzającej się amunicji.

Kula, która nie zabija tylko wykrywa materiały wybuchowe i przesyła dane

Innym nieco podejściem do inteligentnej kuli jest konstrukcja, która miałaby przesyłać dane o miejscu trafienia. Prototyp takiego rozwiązania został stworzony jeszcze na początku naszego wieku przez naukowców z Uniwersytetu Florydy w Gainesville na Florydzie w USA przy wsparciu finansowym firmy Lockheed Martin. Opracowany tam pocisk miał średnicę 1,7 centymetra i mógł być wystrzeliwany ze zwykłego karabinka do paintballa. Jego przednia część pokryta jest samoprzylepnym polimerem, który pozwala mu przyczepić się do celu. Prototyp opracowany przez naukowców został wyposażony w akcelerometr.

Miał też zdolność wysyłania danych na odległość do 70 metrów. Wewnątrz tego wydłużonego pocisku znajdował się czujnik, niewielki nadajnik bezprzewodowy oraz bateria. Dzięki temu może on przesyłać zebrane dane do laptopa lub urządzenia mobilnego. Można było go również używać wielokrotnie, ponieważ napęd zapewnia sprężony gaz znajdujący się w karabinie. W ramach testów wystrzelono pocisk w kierunku celu, który następnie został potrząśnięty w celu aktywacji akcelerometru i wygenerowania danych do transmisji. Firma Lockheed Martin, która sfinansowała projekt, była zainteresowana opracowaniem wersji zawierającej miniaturowy czujnik zdolny do wykrywania śladów materiału wybuchowego TNT.

Gdyby ten pocisk był wyposażony w dobry czujnik chemiczny, można by go wystrzelić w kierunku kupy np. śmieci, cofnąć się i sprawdzić, czy wykryje wyciekający TNT – mówił „NewScientist” w 2004 r. Leslie Kramer, dyrektor ds. inżynierii w firmie Missiles and Fire Control powiązanej z Lockheed Martin.

Połączenie broni ręcznej z systemami wykrywania zagrożeń, materiałów wybuchowych a może jeszcze innych rzeczy brzmi znów nieco fantastycznie. Ale czy podobnie niewiarygodna wydawała się czytającym opowieść z Wenezueli o nigdy nie chybiających strzałach z karabinu?

Źródła:

• Dostępne w serwisie YouTube wideo pokazuje testy przeprowadzane jeszcze pierwszej połowie 2014 roku: https://www.youtube.com/watch?v=vX8Z2MDYX3g&t=29s
• Projekty samonaprowadzającej się amunicji – reportaż: https://www.youtube.com/watch?v=NkLwyQb5yL8
• https://newsreleases.sandia.gov/bullet/
• https://www.newscientist.com/article/dn5054-smart-bullet-reports-back-wirelessly/#:~:text='Smart%20bullet'%20reports%20back%20wirelessly.%20By%20Will%20Knight&text=TNT%20leaking%20out%2C%E2%80%9D%20says%20Leslie%20Kramer%2C%20director%20of%20engineering%20for%20the%20Lockheed%20Martin%20subsidiary

FAQ – Niechybiająca amunicja: inteligentne pociski samonaprowadzające się

1. Co to jest inteligentna amunicja samonaprowadzająca się? To pociski zdolne do samodzielnego korygowania trajektorii lotu w czasie rzeczywistym, tak aby trafić w wyznaczony cel niezależnie od warunków atmosferycznych, wiatru czy ruchu celu.
2. Czy ta technologia naprawdę istnieje, czy to tylko science fiction? Technologia istnieje naprawdę. Została m.in. przetestowana w 2014 i 2015 roku przez agencję DARPA w ramach programu EXACTO. Wyniki testów z użyciem ostrej amunicji potwierdziły skuteczność systemu.
3. Czym jest program DARPA EXACTO? EXACTO (Extreme Accuracy Tasked Ordnance) to amerykański program badawczy zainicjowany w 2008 roku, którego celem było opracowanie systemu snajperskiego „wystrzel i zapomnij" z inteligentnym pociskiem kierowanym kalibru .50 BMG i ulepszoną lunetą.
4. Jak działa pocisk samonaprowadzający? Pocisk wykorzystuje optyczne i laserowe systemy naprowadzania na cel. W locie analizuje dane z czujników i dokonuje mikrokorekt trajektorii za pomocą odkształcalnych powierzchni lub małych płetw sterujących, kompensując wiatr, ruch celu i inne czynniki.
5. Kto jako pierwszy opatentował koncepcję kierowanego pocisku małego kalibru? Rolin F. Barrett, który opatentował swój projekt w sierpniu 1998 roku. Zakładał on użycie trzech czujników światłowodowych i zewnętrznego wskaźnika laserowego do naprowadzania pocisku.
6. Czy z systemu EXACTO może korzystać niedoświadczony strzelec? Tak. W testach z lutego 2015 roku zarówno doświadczony, jak i niedoświadczony strzelec skutecznie trafili w ruchomy cel przy użyciu pocisków kierowanych.
7. Czy inne kraje poza USA rozwijają inteligentną amunicję? Tak. Około 2016 roku Rosja poinformowała o pracach nad własnym „inteligentnym pociskiem" zdolnym do rażenia celów z odległości do 10 km, choć szczegóły techniczne i informacje o prototypie nie zostały ujawnione.
8. Do czego mogłaby służyć inteligentna kula poza zastosowaniami bojowymi? Lockheed Martin był zainteresowany wersją z czujnikiem chemicznym zdolnym do wykrywania śladów materiałów wybuchowych, np. TNT, co mogłoby znaleźć zastosowanie w misjach rozpoznawczych i antyterrorystycznych.