Виктор Гаврилов
Проводится разведка радиационного фона в районе расположения объекта, имеющего оборонное значение. Фото Reuters
По взглядам американских специалистов, боевые действия в XXI веке будут вестись в четырехмерном пространстве. Для достижения успеха потребуется немедленный доступ к критически важной информации. Интеграция информационных космических средств с системами оружия, использование гражданских космических аппаратов (КА) для решения военных задач и наоборот (КА двойного назначения), ориентация на создание космических средств на основе малых КА, высокоманевренных (мобильных) средств выведения КА находят все большее применение при организации и ведении вооруженной борьбы.
Получение оперативной информации о погодных условиях, влияющих на выполнение поставленной задачи, особенно в условиях сетецентрической войны, является залогом успеха. Эта информация должна быть точной, общедоступной в любое время, простой в использовании с применением соответствующего программного обеспечения.
В этой связи все более актуальным становится развитие и оперативное использование интегрированных баз метеоданных. Доступ к этой информации будет обеспечиваться через интерактивные порты, подсоединенные к информационному потоку через постоянные соединения (волоконно-оптические кабели, коаксиальные кабели, телефонные соединения), микроволновую и прямую передачу данных через спутники или по радио.
Интерактивные порты будут включать такие приспособления, как универсальные ЭВМ, персональные компьютеры, а также наручные или смонтированные на машинах (в кабине самолета, танке, корабле, на земле) микропроцессорные приемники, способные принимать информацию прямо со спутника.
 |
| Подпись |
ЭЛЕМЕНТЫ СТРУКТУРЫ
Интегрированные базы метеоданных должны включать сведения метеорологических наблюдений, прогнозов, климатологической информации, комментарии метеорологов и предупреждающие сообщения. Ниже приводятся примеры возможных баз данных, которые могут быть доступны потребителю в информационном потоке: 1) метеоданные от действующих одиночных станций и распределенные базы данных от наземных и воздушных метеостанций; 2) снимки о глобальной облачности, зон скоплений облаков, включая сведения о высших и низших точках облачного покрова; 3) информация о разрядах молний и допплеровской радиолокации в конкретных районах; 4) прогнозы распространения радиоволн разных частот в мировом масштабе; 5) условия окружающей среды в конкретном районе на поверхности земли или моря; 6) прогнозы погоды в отдельных точках и метеопредупреждения для важнейших точек, представляющих интерес во всем мире; 7) точечная или распределенная климатологическая информация во всем мире; 8) глобальные распределенные базы прогнозов различных метеорологических параметров для конкретных периодов времени как в приземных, так и воздушных слоях; 9) прогнозы таких опасных явлений, как обледенение, турбулентность, вулканический пепел, и направления ветров с выпадением осадков; 10) распределенные базы наблюдений и прогнозов зон ветров в различных слоях атмосферы. Базы данных могут также включать предварительно подготовленные материалы – карты погоды, графические представления данных, простые комментарии метеорологов или специально обработанные данные для их использования в специальных метеорологических программах.
Существует несколько возможностей использовать эти данные. В боевых условиях наручные или установленные на машинах приемники могут получать метеоданные прямо из информационного потока, вводить их в микропроцессоры с заранее составленными «программами-помощниками» и в течение секунд выдавать сведения о влиянии погодных условий на выполняемую задачу. Информация, полученная от микропроцессора, может касаться конкретной погодной обстановки, включая прямую передачу изображений облаков и сведений о верхних слоях атмосферы или уже готовый прогноз.
Приборы могут также иметь возможность напрямую получать и отправлять информацию через спутник. Это даст возможность военнослужащему получать метеорологическую информацию путем прямого запроса требуемых данных. Он также будет иметь возможность включать текущие метеонаблюдения, например, обратно в общий поток информации путем прямой передачи данных.
Разработка этих возможностей требует модификации и изменения операционной парадигмы в четырех основных областях существующей в США национальной (военной) и гражданской структуры метеорологической информации: 1) сбор данных; 2) базы обобщения и распространения данных; 3) анализ и составление прогнозов; 4) распространение окончательных метеоданных. Существенный рост затрат на разработку новых возможностей и на изменение современной операционной метеопарадигмы, как ожидается, потребует консолидированных усилий военных, коммерческих и гражданских метеоцентров.
Критически важным является способность США непрерывно получать, обрабатывать и распространять огромное количество глобальных метеонаблюдений, получаемых от наземных и спутниковых станций как в военное, так и в мирное время. Временные и пространственные уровни сбора метеоданных не способны отвечать запросам метеорологической информации военными и гражданскими структурами после 2020 года. Поэтому нужно предпринять все усилия для повышения возможностей в области метеорологии, особенно с помощью космических спутников.
ВОЗМОЖНОСТИ МЕТЕОРОЛОГИИ
Анализы метеоданных и метеопрогнозы должны осуществляться в различных точках информационного потока. Скорее всего это должны быть централизованные национальные центры прогноза погоды. Эти центры получают из информационного потока распределенные базы данных метеонаблюдений, которые выдают центры обработки информации. Затем на основе анализа этих данных составляются метео- и климатологические прогнозы, а также базы распределенных данных для военных и гражданских структур. К 2020 году национальные метеоцентры анализа и прогноза, вероятно, будут представлять собой центры двойного использования в интересах военных и гражданских в составе Континентального командования США.
Развитие информационного потока является одним из важнейших факторов в распространении метеоданных. В общем виде информационный поток представляется как «огромная сеть типа «клиент-сервер» и соединений равноправных узлов линейной высокоскоростной связи (ЛВС), способных передавать гигабиты и терабиты данных в секунду по своим магистральным линиям». Главными в процессе передачи от интегрированных баз метеоданных в общий информационный поток будут «конечные серверы, организованные компьютерные сети, клиентские ПК и системы программного обеспечения» в центрах обработки информации и в центрах анализа и прогноза. Для потребителя при получении метеоданных критически важной является связность узлов системы в форме интерактивных портов и программного обеспечения.
Главная задача, которую предстоит решить, – это совершенствование дистанционного наблюдения за атмосферой и поверхностью Земли, особенно технологии увеличенного изображения конкретных зон для их более тщательного исследования и проведения замеров (сопряженные устройства для получения изображений со спутников).
Как полагают американские эксперты, к 2020 году в условиях сокращения федерального бюджета США и быстро развивающихся компьютерных технологий военные и национальные метеоцентры, вероятно, объединятся – это будет главным изменением в существующей операционной парадигме. Если произойдет слияние военной и федеральной метеослужб, то персонал, по крайней мере в Континентальном командовании США, будет состоять из гражданских служащих, имеющих полувоенный статус, – в мирное время они будут выполнять военные задачи как гражданские, а в военное время, в случае каких-либо непредвиденных ситуаций или катастроф, а также во время учений – как военнослужащие. Такой порядок уже существует во многих странах НАТО (в частности, в Великобритании и Германии). Это позволяет экономить на расходах по содержанию центров, сократить численность обслуживающего персонала, улучшить техническое обеспечение, а также выдавать более точные прогнозы. Тем не менее военный персонал будет по-прежнему необходим на постоянной основе для обеспечения действий сил передового базирования.
В настоящее время военные США разрабатывают и осуществляют программу военных метеорологических спутников (Defense Meteorological Satellite Program – DMSP), которая предусматривает запуск двух спутников на низких полярных гелиосинхронных орбитах. Национальное управление по океану и атмосфере США разрабатывает и осуществляет как программу низкоорбитальных гелиосинхронных спутников (Polar Orbiting Environmental Satellite – POES), так и программу запуска спутников на геостационарные орбиты (Geostationary Orbiting Environmental Satellite – GOES). Эти программы используются для составления метеосводок, метеокарт, глобальных и локальных прогнозов сроком от одних суток до двух недель и позволяют осуществлять сбор данных о состоянии облачного покрова, параметрах атмосферы и околоземного пространства. НАСА использует дистанционно управляемые многоспектральные спутники на полярных орбитах, запускаемые по программе «Лэндсат» (LANDSAT).
Военное ведомство и Национальное управление по океану и атмосфере запускают спутники на полярные орбиты, многие из которых выдают одни и те же данные. Разница в их использовании – военные спутники выполняют стратегические задачи, а спутники Национального управления используются для составления моделей метеопрогнозов. И те, и другие запускаются примерно в одно и то же нодальное время. Поэтому синхронизация спутниковых наблюдений является неравномерной, и часто в них наблюдаются разрывы в несколько часов, что снижает тактическую ценность получаемых данных и точность прогнозов. Спутники по программе «Лэндсат» запускаются на другие орбиты и в основном производят замеры земной поверхности в заданных районах, которые обычно не привязаны к орбитам метеоспутников.
Сейчас метеозонды запускаются дважды в день. Дистанционные замеры верхних слоев атмосферы военными и гражданскими спутниками обычно могут производиться дважды в день над определенным заданным районом. Интегрированные возможности 4–6 спутников в случае необходимости могут обеспечить в среднем до 4 замеров верхних слоев атмосферы. Такие более частые замеры могут дать более точную картину структуры атмосферы для прогнозных моделей. Значительно возрастет также точность прогнозов, поскольку используемые в моделях данные будут иметь срок давности от 4 до 6 часов вместо имеющихся 12 часов.
Для значительного увеличения эффективности структуры метеоинформации необходима разработка геостационарных спутников, обладающих более высокой разрешающей способностью, увеличенными многоспектральными функциями, способностью передачи изображений и одновременно сопряженных с 30-минутными изображениями от геостационарных спутников на полярных орбитах. Орбиты полярных спутников перекрываются в средних широтах и выше, поэтому обеспечиваются более частые замеры заданных районов в этих широтах. В экваториальных зонах этого не случается – данные об экваториальной облачности устаревают на несколько часов раньше, чем данные об облачности в более высоких широтах. Обновление данных об облачности в соответствии с геостационарными данными может улучшить точность описания экваториальной облачности, что, в свою очередь, может увеличить точность прогнозов в экваториальных зонах.
ПОД ГРИФОМ СЕКРЕТНОСТИ
США и другие космические державы постоянно имеют геостационарные метеоспутники на орбите Земли. Эти спутники каждые 30 минут передают изображения облачного покрова, что доказало свою эффективность для краткосрочных прогнозов как в военных, так и в гражданских целях. Недостатками предаваемых изображений является снижение их разрешения по мере удаления спутника от объекта, общее низкое разрешение изображений, искажения за счет лимба Земли, трудности сведения вместе этих данных с данными от спутников на полярных орбитах. В XXI веке стоит задача повышения разрешающей способности фото- и видеоаппаратуры на геостационарных спутниках, расширения возможностей многоспектрального оборудования и разработки технологии введения получаемых данных в общую область распределенных данных, передаваемых в информационном потоке.
В дополнение к основной группировке геостационарных метеоспутников должны стать легкодоступными метеоспутники «Лайтсат», запускаемые на удлиненные геостационарные и эллиптические орбиты для зависания над выбранной целью в интересах военного командования на ТВД.
Примечательно, что даже в мирное время не может быть доступа к данным по региону от зарубежных геостационарных метеоспутников. Так, Индия в свое время отказала в доступе в режиме реального времени к данным своих геостационарных метеоспутников «Инсат». Эти данные могли бы очень помочь в составлении прогнозов погоды в период операций «Щит пустыни» и «Буря в пустыне». Тогда Европейское управление космических исследований переместило к востоку один из своих метеоспутников «Метеосат», чтобы обеспечить лучший охват зоны Юго-Западной Азии в интересах операции в Персидском заливе. Это в значительной степени помогло в составлении метеоданных, однако получаемые изображения зоны Юго-Западной Азии по-прежнему имели значительные искажения из-за углового обзора (в частности, искажение от лимба земного полушария). Три военных спутника перекрывали зону ТВД, передавая изображения с высоким разрешением, которые обновлялись каждые шесть часов. По метеосводкам, составленным на основании полученных из космоса данных, составлялись и при необходимости корректировались плановые таблицы полетов авиации. Это удовлетворяло потребности командования на ТВД, однако геостационарные метеоспутники «Лайтсат» во многом помогли бы в получении немедленных прогнозов в этом районе.
 | ||
| Точность полученных метеоданных влияет на ход и исход современного боя. | Фото Интерпресс/PhotoXPress.ru |
В целом военно-космические средства оказали настолько сильное влияние на действия многонациональных сил в конфликте в зоне Персидского залива, что даже способствовали разработке новых тактических приемов их боевого применения. По оценкам специалистов, война в Персидском заливе стала «первой войной космической эры» или «первой космической войной нашей эры».
Еще более впечатляющим по масштабам использования космической информации было применение космических средств в Югославии. Планирование ракетно-бомбовых ударов, контроль результатов их проведения, топогеодезическое и метеорологическое обеспечение операции на всех ее стадиях осуществлялось с использованием данных космических средств. В целях координации действий разнородных средств разведки, а также оптимизации получаемой информации при Главкоме НАТО в Европе было создано специальное подразделение применения космических средств. В район боевых действий было направлено около двух десятков мобильных оперативных групп для обеспечения космической информацией командиров тактического звена авиационных и морских группировок. Они получили название групп космической поддержки (ГКП).
Американские военные эксперты отмечали существенный вклад спутниковых систем в решение разведывательных, коммуникационных, радионавигационных и метеорологических задач в ходе антитеррористической операции «Несокрушимая свобода» в Афганистане. В частности, при планировании и проведении операций (особенно нанесения ракетно-бомбовых ударов) большое внимание уделялось использованию данных, получаемых от космических аппаратов национальной системы контроля окружающей среды POES. В частности, получаемые предупреждения об изменении солнечной активности дали возможность своевременно обращать внимание специалистов на корректность функционирования спутников связи, разведки и навигации, что в конечном счете положительно сказалось на эффективности ракетно-бомбовых ударов и управлении войсками. Для метеорологического обеспечения группировки ВМС также использовалась аппаратура, установленная на ИСЗ НАСА «Квиксат» (Quicksat), позволяющая определять скорость и направление ветра над океанской поверхностью.
Тем не менее по-прежнему сохраняется необходимость в расширении возможностей и создании новых технологических разработок в области передачи данных со спутников, а также в области получения, обобщения и обработки данных. Необходимы высокоскоростные ЭВМ с большим объемом памяти для ежечасной обработки триллионов байт получаемой информации. В процессе обработки данные должны преобразовываться в синтезированные области распределенных данных, содержащие несколько переменных для их дальнейшей передачи в информационный поток.
Должны быть созданы новые модели прогнозов и специальные шаблоны как для военных, так и для гражданских целей, для быстрого введения распределенных баз данных и разработки конечных продуктов. С повышением частоты и охвата получаемых данных должна возрасти и точность прогнозных моделей. Расширение существующей модели спектрального прогноза возможно благодаря получению большего количества данных, обрабатываемых на более скоростных компьютерах. Ожидается новая техника моделирования и составления прогнозов, особенно с использованием высокоразмерных, нелинейных интерактивных методов, разработанных под нелинейный характер атмосферы.
Всемирная сеть наземных станций наблюдения за нижними и верхними слоями атмосферы уже действует и находится под контролем Всемирной метеорологической организации (ВМО) ООН, но требует технического обновления и сокращения обслуживающего персонала. ВВС США используют сеть автоматизированных метеостанций, которая представляет собой глобальную высокоскоростную сеть для сбора метеоданных во всем мире и распространения метеоинформации для военных и гражданских организаций. Необходимо обновление или потенциальное реструктурирование этой сети в общей системе информации для того, чтобы отвечать высокоскоростным параметрам получения и обработки данных в XXI веке.
В военное время может быть запрещен доступ к части мировых метеоданных. Наблюдения за приземными и верхними слоями атмосферы чрезвычайно важны для ведения военных действий, поэтому необходимо сохранять возможность получения данных из районов, куда нет доступа. Один из проектов предлагает переброску самолетом, ракетой или пешим способом в эти районы микроминиатюрных метеосенсоров для непрерывных замеров данных на поверхности и передачи их на спутник связи для сбора и распространения по прямой радиосвязи для потребителей или непосредственно в информационный поток. Эти сенсоры могут также обеспечивать привязку к местности зондирования верхних слоев атмосферы спутниками в конкретном районе. Метеоспутник на полярной орбите или геостационарный метеоспутник «Лайтсат» может получать сигнал от наземного сенсора и затем генерировать вертикальный атмосферный профиль. Данные зондирования могут передаваться непосредственно по радиосвязи в район боевых действий или вводиться в общую сеть сбора метеоданных, циркулирующих в информационном потоке.
Кроме этого, необходим глобальный доступ к специальным системам наблюдения, таким как допплеровские РЛС и системы обнаружения молниевых разрядов. Полученная информация в значительной мере послужит быстрому принятию решений в обстановке сильных бурь, сопровождающихся опасностью молниевых разрядов. Эта информация могла бы быть полезной для летчиков, операторов на складах горючего и боеприпасов, а также для гражданских поселений.
ТЕХНОЛОГИИ БЛИЖАЙШЕЙ
ПЕРСПЕКТИВЫ
В США существуют три системы распределения данных. Эти системы включают Автоматизированную систему распределения метеоданных ВВС, Систему распределения военно-морских океанографических данных ВМС и Систему наборного доступа в Глобальном метеорологическом центре ВВС. Автоматизированная система ВВС является новым поколением систем ЭВМ и связи для прямой связи глобального метеоцентра ВВС с метеостанциями ВВС по всему миру. Глобальный центр ВВС может передавать распределенные базы данных текущей и прогнозной метеообстановки на метеостанции на авиабазах для собственного анализа и отображения на компьютерах.
Центры ВМС и ВВС используют телефонные линии между малыми компьютерами потребителей и военными централизованными универсальными ЭВМ Вычислительного океанографического центра флота и Глобального метеорологического центра ВВС. Области обработанных распределенных данных, графические шаблоны метеоинформации, а также снимки облачного покрова со спутников, получаемые от глобальной базы спутниковых данных (разработанной Глобальным метеорологическим центром ВВС и работающей также в интересах ВМС), рассылаются с центральных баз данных по запросам потребителей. Это может в значительной степени улучшить обеспечение метеоданными в ходе военных операций, когда доступ к мировым метеоданным ограничен или невозможен.
Система распределения военно-морских океанографических данных ВМС доказала свою эффективность в период операций «Щит пустыни» и «Буря в пустыне». Система наборного доступа к метеоданным ВВС прошла полевые испытания. Данные от автоматизированной системы распределения метеоданных ВВС, Системы распределения военно-морских океанографических данных ВМС и Системы наборного доступа в Глобальном метеорологическом центре ВВС могут использоваться в качестве интегрированных баз метеоданных в общем потоке информации, особенно если они могут передаваться путем прямой радиотрансляции со спутников на расположенные повсюду в мире миниатюрные микропроцессоры и приемники.
НАСА, Национальное управление по океану и атмосфере, Геологическая служба США, Европейское управление космических исследований, Япония и другие страны ведут интенсивные исследования с целью создания спутников для наблюдения за Землей как интегрированной системой. В эту систему включаются наблюдения за такими фундаментальными процессами, как гидрологический цикл, биогеохимические циклы и климатические процессы. Нынешние метеоспутники и программа «Лэндсат» являются предшественниками создаваемой системы наблюдений за Землей. Эта программа даст возможность вести наблюдения со спутников в течение 15 лет. Такая продолжительность будет достигнута за счет повышенного резервирования инструментов и платформ, а также замены и обслуживания спутников на орбите.
Спутники оснащаются датчиками для дистанционного изучения атмосферы, земной поверхности и космического пространства. Система наблюдения за Землей обеспечивает ученым и исследователям доступ к интегрированным базам глобальных данных для исследований в области системной науки о Земле. Хотя эта система не предназначена для ежедневного оперативного получения и использования метеоданных или снимков со спутников «Ландсат», ее концепция очень близка к уже рассмотренной здесь концепции объединения спутников Министерства обороны, Национального управления по океану и атмосфере и НАСА в единую систему.
Доступ к информационному потоку может привести к отказу от практических наблюдений метеорологов. Однако ничто никогда не сможет заменить человеческую интуицию в составлении прогнозов, так же как и государственные персонализированные службы вычислений на основе применения персональных ЭВМ. В XXI веке доступ к интерактивным графическим и другим данным в информационном потоке в сочетании с личным микропроцессором обеспечат прямую, своевременную, автоматизированную и простую в использовании передачу метеоданных. В боевых условиях получение почти мгновенного доступа к глобальной метеоинформации из любой точки мира будет играть решающую роль в опережении противника в принятии и выполнении решений.
Как показал опыт операций США в Афганистане, существенным недостатком было отсутствие радиолокационных и оптоэлектронных разведывательных систем, ориентированных на потребителя тактического звена, что в ряде случаев привело к несвоевременному получению пользователями в том числе метеорологических данных. В этой связи повышается роль групп космической поддержки, для эффективной работы которых понадобятся специализированные мобильные пункты приема и обработки спутниковой информации и выдачи ее в удобном для потребителей виде. Несомненно, что существует разрыв между потенциальными возможностями космических средств и их практическим использованием в войсках. А создание ГКП – одно из наиболее перспективных направлений ликвидации этого разрыва.
Другим важным направлением стало доведение космической информации до низового звена управления войсками, вплоть до солдата, с использованием «интеллектуальной» высокоинформативной малогабаритной техники. В США с 1993 года выполняется программа Soldier Modernization Plan (SMP). В рамках SMP разрабатываются варианты не только специальных индивидуальных боевых комплексов вооружения, но и солдатской экипировки. Эти разработки основываются на концепции сетецентрической войны.
Метеоданные от спутников будут критически важными для каждого бойца наряду с данными разведки, связи, боевого управления и навигации. Неотъемлемым элементом в его экипировку войдет сопряженная с компьютерными средствами космическая аппаратура связи с высокой пропускной способностью, помехоустойчивостью и защищенностью, аппаратура космической навигации, устройства ее сопряжения с индивидуальными средствами отображения различной информации, в том числе интегрированной глобальной метеоинформации.
Дарья Гармоненко 