העתיד הוא בנחילי כלים בלתי מאוישים
התפיסה של נחילי כלים בלתי מאוישים הפועלים במקביל אינה לקוחה רק מסרטי מדע בדיוני, אלא הולכת ומתממשת בארה"ב וגם בישראל. מאמר מיוחד
הגנה לישראל
| 06/12/2014
מתארים מבצעיים של שדה הקרב העתידי צופים התמודדות עם מורכבות הולכת וגדלה של המשימות. אלה תתבצענה בסביבה מסובכת ועתירת הפתעות, בתנאי אי-וודאות דינמיים, תוך התמודדות עם מטרות זריזות וחמקניות הנחשפות לפרקי זמן קצרים - מטרות ניידות המוגנות באופן אקטיבי, ובנוכחות של אמצעי נגד ולוחמת סייבר. כל זאת יקרה בטווחים משתנים - החל ממטרים בודדים ועד למאות קילומטרים.
על רקע אתגרים אלה, גוברת ההכרה ביתרונות המבצעיים הטמונים בהפעלה של נחילי כלים בלתי מאוישים במרחבים שונים - בחלל, באוויר, ביבשה וגם בים. היתרונות המבצעיים המובהקים להפעלה של נחילי כלים בלתי-מאוישים יכולים להיות כיסוי מודיעיני של שטח גדול בזמן מוגבל, כולל "ביקורי בית" חוזרים ונשנים מעל מוקדים קריטיים; איסוף מודיעין מתמשך ואחיזת שטח בתנאים טופוגרפיים מורכבים; חיפוש, גילוי, עקיבה ותקיפת מטרות בתא שטח רוויי מטרות ניידות באזורים אורבניים ו"שמורות טבע" המתאפיינים על ידי גזרות עם שדה ראיה מוגבל; העסקת מטרות מורכבות עם יכולת התגוננות אקטיבית (כמו סוללות טילי קרקע-אוויר משופרות); העסקת מטרות חמקניות קצרות חיים וסגירה מהירה של מעגל "אוסף-תוקף"; אבטחת כוחות, תשתיות ומתקנים ביבשה ובים; איסוף מודיעין וחיפוש אובייקטים במבוכים אורבניים ומנהרות, מצבים הכוללים נוכחות של אזרחים ועוד.
אין ספק כי מדובר בתרחישים רבים ומגוונים. כדי לתת מענה לצרכים המבצעיים המתפתחים, הותנעו בעשור האחרון, בעיקר בארה"ב, פעילויות מחקר ופיתוח של התשתיות המדעיות ושל הטכנולוגיות, אשר יאפשרו הפעלה של נחילי כלים בלתי מאוישים ברמה גבוהה של אוטונומיות. בשנים האחרונות אף הותנעו מספר פרויקטים מבצעיים בכיוון זה, אך הם טרם הגיעו לבשלות מבצעית. המטרה של מאמצי המחקר והפיתוח היא להגיע ליכולת יישום והפעלה של נחילי כלים בלתי-מאוישים בעלי רמה גבוהה של אוטונומיות, כאשר הכלים בנחיל מקושרים ביניהם באמצעות רשת תקשורת "אד הוק" (ad hoc mesh), בהתאם למשימה ולסיטואציה.
התוצאה עשויה להיות נחיל של כלים המשתפים ביניהם מידע, בונים תמונת זירה משותפת, ופועלים בתיאום להשגת יעדים מבצעיים, שאותם לא ניתן או לא משתלם לבצע על ידי כלי בלתי מאויש בודד. לתשומת לב מיוחדת זוכים כיום נחילים בעלי יכולת ארגון עצמיהפועלים תחת משטר שליטה ובקרה שיתופי מפולג-מבוזר. כלומר, אין שולט מרכזי ואין מתכנן מרכזי ברמת הכלים. קיימת רמה ממונה, אשר מגדירה את משימת הנחיל ומפקחת על ביצוע המשימה. המאפיין המרכזי בנחילים הפועלים במשטר שליטה ובקרה שיתופי מפולג-מבוזר הוא שאין סמכות מרכזית בנחיל.
מאפיינים נוספים כוללים ארגון עצמי ובקרה ברמת הכלים הבודדים על ידי מכלול בקר-עמית המשובץ בכל עמית, פעולה סימולטנית ורובוסטיות לתנאי אי-וודאות שונים ומשתנים, ואחידות - שפה, ממשקים, ופרוטוקולים. נחיל יכול להיות הומוגני או הטרוגני - תמהיל של כלים ממספר סוגים ויכולות, כולל נחיל המשלב, למשל, כלים אוויריים וכלים קרקעיים. היכולות התפעוליות העיקריות של נחילי כלים בלתי-מאוישים הן ספיקה מבצעית גבוהה בזמן ובמרחב, ויכולת תגובה מהירה. באמצעות הפעילות בנחיל ניתן גם לבצע מניפולציות של זמן ומרחב בתזמון המפגש בין התוקף לבין המטרה, ולפעול באופן אפקטיבי גם בנוכחות של אמצעי נגד. בנוסף, ישנה גם היכולת להרחיב את הנחיל ולפעול בנחילים בגדלים שונים המותאמים לדרישות המשימה, ללא צורך בארגון שונה של אמצעי השליטה וניהול הנחילים.
נחיל כטב"מים
נחילים של כלים אוויריים בלתי מאוישים - כטב"מים במגוון גדלים לאיסוף או תקיפה - מאפשרים אחיזת שטח ממושכת ותקיפת מטרות מזדמנות או "מארב" למטרות מגיחות; תקיפת מקבצי מטרות או מטרות המוגנות באופן אקטיבי; סגירת מרחב אווירי ופעולה באזור אורבני רווי הסתרות וכן התגברות על מכשולי לוחמה אלקטרונית. חיל האוויר האמריקאי וחברת בואינג מפתחים את ה-Dominator - כטב"מ קטן בעל יכולת איסוף מודיעין ותקיפה, המיועד לעבוד בנחילים.
הכטב"מ משוגר ממטוס קרב כשהוא נתון במארז שנפתח לאחר השיגור והכנפיים נפרסות ממצב מקופל. מימדיו הם מוטת כנפיים של ארבעה מטרים ומשקל של 45 ק"ג. כטב"מ זה מתוכנן לשהות באוויר 14-24 שעות, לשגר חימושים מסוג Textron Common Smart Sub-munitions (CSS) ולשאת עליו שלושה חימושים, ששוקלים כל אחד ארבעה ק"ג. הכוונה היא לשגר בין 10-20 כטב"מים בשלב ראשון, לצורך השגת שליטה רציפה על תא שטח, תוך ביקורים חוזרים בנקודות עניין, ותקיפת מטרות רלבנטיות המתגלות בתא בזמן תגובה קצר. הפאזה הראשונה של הפרויקט מתוכננת להסתיים בתוכנית הדגמה בינואר 2017.
קיימים מספר פרויקטי מחקר ופיתוח של חה"א האמריקאי בתחום מיקרו-כטב"מים בהשראה של בעלי חיים – ציפורים, חרקים. התפישה הבסיסית היא להפעיל כלים מסוג זה בנחילים של עשרות כלים, ואף יותר.
נחילים בים
נחילים של כלים ימיים בלתי מאוישים מאפשרים משימות בט"ש ואבטחת חופים, מתקנים ותשתיות - כולל אסדות קידוח והצינורות המובילים את הגז או הנפט, ואבטחת ספינות קרב ואניות סוחר. נחילים של כלים תת-מימיים לא-מאוישים יכולים לעסוק בחיפוש, גילוי ונטרול מוקשים ימיים; מעקב אחר צוללות אויב; איסוף מודיעין ומיפוי תת-מימי של נמלים וציי אויב, ופרישה, תחזוקה והשתלבות ברשתות חיישנים תת-מימיים.
הצי האמריקאי, בהובלת זרוע המחקר שלו ONR-Office of Naval Research, מקדיש מאמצי מחקר ופיתוח נרחבים לנושא של כלים בלתי-מאוישים, אוטונומיות והפעלה קואופרטיבית של כלים בלתי-מאוישים בנחילים. כיום ניתן דגש רב ליישום נחילים של כלים לא-מאוישים תת-מימיים גם לטובת ההתמודדות עם בעיות התקשורת והניווט בפעולה בתווך התת-מימי. בשנת 2007 זכתה חטיבת הים של חברת נורת'רופ גרומן במכרז לפיתוח והדגמה של נחיל כלים לא-מאוישים תת-מימיים המקושרים ביניהם בתקשורת תת-מימית אקוסטית או אלקטרו-אופטית. הכלים היו צריכים לנטר מרחב ימי גדול, לגלות ולאכן תנועה של צוללות אויב, ולעקוב אחר הצוללות על ידי כלים בנחיל.
עבודה בנחיל, כאשר קיימת תקשורת קצרת טווח, אקוסטית או לייזר כחול, בין הכלים בנחיל, מאפשרת מדידת טווחים בין הכלים. מדידה זו, בתוספת נתוני המיקום המתקבלים על ידי כלים העולים אל פני המים והיכולים לבצע איכון באמצעות GPS, מאפשרים שיפור ניכר בדיוקי הניווט והמיקום העצמי של כל החברים בנחיל. כך גם ניתן לשפר את דיוקי האיכון של מטרות המתגלות ונמצאות תחת מעקב של הנחיל התת-מימי.
נחיל ביבשה
צבא היבשה של ארה"ב (ה"ארמי") מקיים אף הוא פעילות נרחבת בנושא כלים לא-מאוישים, אוטונומיה, והפעלה של נחילים של כלים בלתי מאוישים במשימות קרקעיות. צפוי שהכלים הלא-מאוישים התומכים במשימות קרקעיות (כרב"מים) יהיו ממגוון של יכולות תנועה - גלגלים, זחלילים, רגליים, תנועה רב-מפרקית, וכולי. בתכניות נמצאים גם כלים קרקעיים בעלי יכולת תנועה אווירית – כגון: רחפן, או כלים לא-מאוישים בעלי יכולות תנועה משולבות/ דואליות, כגון: רחפן-הלכן, כלים כגון רחפן-הלכן מרחיבים באופן ניכר את הנגישות של הכלים למתארי קרקע מורכבים. הפעלתם בנחילים מקלה על התמודדות עם מתארי משימות קרקעיים מורכבים.
יישומים קרקעיים של נחילי כלים בלתי מאוישים כוללים למשל סריקה ואיסוף מודיעין בשטחים אורבניים צפופים; מתארי "שמורות טבע", חיפוש ונטרול של מטעני נפץ, מלכודים מאולתרים ומוקשים בשטח פתוח ומשימות רבות נוספות. אחד הרובוטים המיועדים לסריקה מקדימה של מבנים ואזורים סגורים וקשי נגישות הוא ה-THROWBOT, שפותח על ידי חברת Recon Robotics. רובוט זה שייך למשפחה של רובוטים טקטיים זעירים - כלי רובוטי זעיר זה מובא לזירה על ידי לוחמים, ומושלך על ידיהם לעבר מעבר אפשרי באתר המבוקש. לאחר נפילתם על הקרקע, מתחילים הכלים במשימת החיפוש והסריקה.
הפעלה של כלים כאלו באופן קבוצתי ותוך תקשורת בין הכלים, למרות המגבלות הכרוכות בתווך, תאפשר לבצע את תהליך הסריקה במהירות וביעילות, תוך הקטנת סכנת החשיפה של הלוחמים להפתעות. כיום ההפעלה של כלים אלו הם ברמת הפעלה מרחוק של כלי בודד על ידי לוחם הנמצא באתר ההתרחשות. לאור המורכבות ההולכת וגדלה של משימות מבצעיות, נראה כי מגמת הפיתוח, השילוב וההטמעה של נחילים של כלים לא-מאוישים במגוון יישומים מבצעיים, תתמיד ואף תתרחב.
כדי שזה יקרה צריך להתגבר על מחסומים אתיים ואף פסוכולוגים – אבל זה נושא "כבד" בפני עצמו.
***הכותב הוא המייסד של חברת AI-MA Applied Intelligent Machines ומומחה למערכות אוטונומיות, רובוטיקה, מערכות לא-מאוישות שיתופיות והנדסת נחילים. לתגובות: [email protected]
התפיסה של נחילי כלים בלתי מאוישים הפועלים במקביל אינה לקוחה רק מסרטי מדע בדיוני, אלא הולכת ומתממשת בארה"ב וגם בישראל. מאמר מיוחד
הגנה לישראל
| 06/12/2014
מתארים מבצעיים של שדה הקרב העתידי צופים התמודדות עם מורכבות הולכת וגדלה של המשימות. אלה תתבצענה בסביבה מסובכת ועתירת הפתעות, בתנאי אי-וודאות דינמיים, תוך התמודדות עם מטרות זריזות וחמקניות הנחשפות לפרקי זמן קצרים - מטרות ניידות המוגנות באופן אקטיבי, ובנוכחות של אמצעי נגד ולוחמת סייבר. כל זאת יקרה בטווחים משתנים - החל ממטרים בודדים ועד למאות קילומטרים.
על רקע אתגרים אלה, גוברת ההכרה ביתרונות המבצעיים הטמונים בהפעלה של נחילי כלים בלתי מאוישים במרחבים שונים - בחלל, באוויר, ביבשה וגם בים. היתרונות המבצעיים המובהקים להפעלה של נחילי כלים בלתי-מאוישים יכולים להיות כיסוי מודיעיני של שטח גדול בזמן מוגבל, כולל "ביקורי בית" חוזרים ונשנים מעל מוקדים קריטיים; איסוף מודיעין מתמשך ואחיזת שטח בתנאים טופוגרפיים מורכבים; חיפוש, גילוי, עקיבה ותקיפת מטרות בתא שטח רוויי מטרות ניידות באזורים אורבניים ו"שמורות טבע" המתאפיינים על ידי גזרות עם שדה ראיה מוגבל; העסקת מטרות מורכבות עם יכולת התגוננות אקטיבית (כמו סוללות טילי קרקע-אוויר משופרות); העסקת מטרות חמקניות קצרות חיים וסגירה מהירה של מעגל "אוסף-תוקף"; אבטחת כוחות, תשתיות ומתקנים ביבשה ובים; איסוף מודיעין וחיפוש אובייקטים במבוכים אורבניים ומנהרות, מצבים הכוללים נוכחות של אזרחים ועוד.
אין ספק כי מדובר בתרחישים רבים ומגוונים. כדי לתת מענה לצרכים המבצעיים המתפתחים, הותנעו בעשור האחרון, בעיקר בארה"ב, פעילויות מחקר ופיתוח של התשתיות המדעיות ושל הטכנולוגיות, אשר יאפשרו הפעלה של נחילי כלים בלתי מאוישים ברמה גבוהה של אוטונומיות. בשנים האחרונות אף הותנעו מספר פרויקטים מבצעיים בכיוון זה, אך הם טרם הגיעו לבשלות מבצעית. המטרה של מאמצי המחקר והפיתוח היא להגיע ליכולת יישום והפעלה של נחילי כלים בלתי-מאוישים בעלי רמה גבוהה של אוטונומיות, כאשר הכלים בנחיל מקושרים ביניהם באמצעות רשת תקשורת "אד הוק" (ad hoc mesh), בהתאם למשימה ולסיטואציה.
התוצאה עשויה להיות נחיל של כלים המשתפים ביניהם מידע, בונים תמונת זירה משותפת, ופועלים בתיאום להשגת יעדים מבצעיים, שאותם לא ניתן או לא משתלם לבצע על ידי כלי בלתי מאויש בודד. לתשומת לב מיוחדת זוכים כיום נחילים בעלי יכולת ארגון עצמיהפועלים תחת משטר שליטה ובקרה שיתופי מפולג-מבוזר. כלומר, אין שולט מרכזי ואין מתכנן מרכזי ברמת הכלים. קיימת רמה ממונה, אשר מגדירה את משימת הנחיל ומפקחת על ביצוע המשימה. המאפיין המרכזי בנחילים הפועלים במשטר שליטה ובקרה שיתופי מפולג-מבוזר הוא שאין סמכות מרכזית בנחיל.
מאפיינים נוספים כוללים ארגון עצמי ובקרה ברמת הכלים הבודדים על ידי מכלול בקר-עמית המשובץ בכל עמית, פעולה סימולטנית ורובוסטיות לתנאי אי-וודאות שונים ומשתנים, ואחידות - שפה, ממשקים, ופרוטוקולים. נחיל יכול להיות הומוגני או הטרוגני - תמהיל של כלים ממספר סוגים ויכולות, כולל נחיל המשלב, למשל, כלים אוויריים וכלים קרקעיים. היכולות התפעוליות העיקריות של נחילי כלים בלתי-מאוישים הן ספיקה מבצעית גבוהה בזמן ובמרחב, ויכולת תגובה מהירה. באמצעות הפעילות בנחיל ניתן גם לבצע מניפולציות של זמן ומרחב בתזמון המפגש בין התוקף לבין המטרה, ולפעול באופן אפקטיבי גם בנוכחות של אמצעי נגד. בנוסף, ישנה גם היכולת להרחיב את הנחיל ולפעול בנחילים בגדלים שונים המותאמים לדרישות המשימה, ללא צורך בארגון שונה של אמצעי השליטה וניהול הנחילים.
נחיל כטב"מים
נחילים של כלים אוויריים בלתי מאוישים - כטב"מים במגוון גדלים לאיסוף או תקיפה - מאפשרים אחיזת שטח ממושכת ותקיפת מטרות מזדמנות או "מארב" למטרות מגיחות; תקיפת מקבצי מטרות או מטרות המוגנות באופן אקטיבי; סגירת מרחב אווירי ופעולה באזור אורבני רווי הסתרות וכן התגברות על מכשולי לוחמה אלקטרונית. חיל האוויר האמריקאי וחברת בואינג מפתחים את ה-Dominator - כטב"מ קטן בעל יכולת איסוף מודיעין ותקיפה, המיועד לעבוד בנחילים.
הכטב"מ משוגר ממטוס קרב כשהוא נתון במארז שנפתח לאחר השיגור והכנפיים נפרסות ממצב מקופל. מימדיו הם מוטת כנפיים של ארבעה מטרים ומשקל של 45 ק"ג. כטב"מ זה מתוכנן לשהות באוויר 14-24 שעות, לשגר חימושים מסוג Textron Common Smart Sub-munitions (CSS) ולשאת עליו שלושה חימושים, ששוקלים כל אחד ארבעה ק"ג. הכוונה היא לשגר בין 10-20 כטב"מים בשלב ראשון, לצורך השגת שליטה רציפה על תא שטח, תוך ביקורים חוזרים בנקודות עניין, ותקיפת מטרות רלבנטיות המתגלות בתא בזמן תגובה קצר. הפאזה הראשונה של הפרויקט מתוכננת להסתיים בתוכנית הדגמה בינואר 2017.
קיימים מספר פרויקטי מחקר ופיתוח של חה"א האמריקאי בתחום מיקרו-כטב"מים בהשראה של בעלי חיים – ציפורים, חרקים. התפישה הבסיסית היא להפעיל כלים מסוג זה בנחילים של עשרות כלים, ואף יותר.
נחילים בים
נחילים של כלים ימיים בלתי מאוישים מאפשרים משימות בט"ש ואבטחת חופים, מתקנים ותשתיות - כולל אסדות קידוח והצינורות המובילים את הגז או הנפט, ואבטחת ספינות קרב ואניות סוחר. נחילים של כלים תת-מימיים לא-מאוישים יכולים לעסוק בחיפוש, גילוי ונטרול מוקשים ימיים; מעקב אחר צוללות אויב; איסוף מודיעין ומיפוי תת-מימי של נמלים וציי אויב, ופרישה, תחזוקה והשתלבות ברשתות חיישנים תת-מימיים.
הצי האמריקאי, בהובלת זרוע המחקר שלו ONR-Office of Naval Research, מקדיש מאמצי מחקר ופיתוח נרחבים לנושא של כלים בלתי-מאוישים, אוטונומיות והפעלה קואופרטיבית של כלים בלתי-מאוישים בנחילים. כיום ניתן דגש רב ליישום נחילים של כלים לא-מאוישים תת-מימיים גם לטובת ההתמודדות עם בעיות התקשורת והניווט בפעולה בתווך התת-מימי. בשנת 2007 זכתה חטיבת הים של חברת נורת'רופ גרומן במכרז לפיתוח והדגמה של נחיל כלים לא-מאוישים תת-מימיים המקושרים ביניהם בתקשורת תת-מימית אקוסטית או אלקטרו-אופטית. הכלים היו צריכים לנטר מרחב ימי גדול, לגלות ולאכן תנועה של צוללות אויב, ולעקוב אחר הצוללות על ידי כלים בנחיל.
עבודה בנחיל, כאשר קיימת תקשורת קצרת טווח, אקוסטית או לייזר כחול, בין הכלים בנחיל, מאפשרת מדידת טווחים בין הכלים. מדידה זו, בתוספת נתוני המיקום המתקבלים על ידי כלים העולים אל פני המים והיכולים לבצע איכון באמצעות GPS, מאפשרים שיפור ניכר בדיוקי הניווט והמיקום העצמי של כל החברים בנחיל. כך גם ניתן לשפר את דיוקי האיכון של מטרות המתגלות ונמצאות תחת מעקב של הנחיל התת-מימי.
נחיל ביבשה
צבא היבשה של ארה"ב (ה"ארמי") מקיים אף הוא פעילות נרחבת בנושא כלים לא-מאוישים, אוטונומיה, והפעלה של נחילים של כלים בלתי מאוישים במשימות קרקעיות. צפוי שהכלים הלא-מאוישים התומכים במשימות קרקעיות (כרב"מים) יהיו ממגוון של יכולות תנועה - גלגלים, זחלילים, רגליים, תנועה רב-מפרקית, וכולי. בתכניות נמצאים גם כלים קרקעיים בעלי יכולת תנועה אווירית – כגון: רחפן, או כלים לא-מאוישים בעלי יכולות תנועה משולבות/ דואליות, כגון: רחפן-הלכן, כלים כגון רחפן-הלכן מרחיבים באופן ניכר את הנגישות של הכלים למתארי קרקע מורכבים. הפעלתם בנחילים מקלה על התמודדות עם מתארי משימות קרקעיים מורכבים.
יישומים קרקעיים של נחילי כלים בלתי מאוישים כוללים למשל סריקה ואיסוף מודיעין בשטחים אורבניים צפופים; מתארי "שמורות טבע", חיפוש ונטרול של מטעני נפץ, מלכודים מאולתרים ומוקשים בשטח פתוח ומשימות רבות נוספות. אחד הרובוטים המיועדים לסריקה מקדימה של מבנים ואזורים סגורים וקשי נגישות הוא ה-THROWBOT, שפותח על ידי חברת Recon Robotics. רובוט זה שייך למשפחה של רובוטים טקטיים זעירים - כלי רובוטי זעיר זה מובא לזירה על ידי לוחמים, ומושלך על ידיהם לעבר מעבר אפשרי באתר המבוקש. לאחר נפילתם על הקרקע, מתחילים הכלים במשימת החיפוש והסריקה.
הפעלה של כלים כאלו באופן קבוצתי ותוך תקשורת בין הכלים, למרות המגבלות הכרוכות בתווך, תאפשר לבצע את תהליך הסריקה במהירות וביעילות, תוך הקטנת סכנת החשיפה של הלוחמים להפתעות. כיום ההפעלה של כלים אלו הם ברמת הפעלה מרחוק של כלי בודד על ידי לוחם הנמצא באתר ההתרחשות. לאור המורכבות ההולכת וגדלה של משימות מבצעיות, נראה כי מגמת הפיתוח, השילוב וההטמעה של נחילים של כלים לא-מאוישים במגוון יישומים מבצעיים, תתמיד ואף תתרחב.
כדי שזה יקרה צריך להתגבר על מחסומים אתיים ואף פסוכולוגים – אבל זה נושא "כבד" בפני עצמו.
***הכותב הוא המייסד של חברת AI-MA Applied Intelligent Machines ומומחה למערכות אוטונומיות, רובוטיקה, מערכות לא-מאוישות שיתופיות והנדסת נחילים. לתגובות: [email protected]
על רקע אתגרים אלה, גוברת ההכרה ביתרונות המבצעיים הטמונים בהפעלה של נחילי כלים בלתי מאוישים במרחבים שונים - בחלל, באוויר, ביבשה וגם בים. היתרונות המבצעיים המובהקים להפעלה של נחילי כלים בלתי-מאוישים יכולים להיות כיסוי מודיעיני של שטח גדול בזמן מוגבל, כולל "ביקורי בית" חוזרים ונשנים מעל מוקדים קריטיים; איסוף מודיעין מתמשך ואחיזת שטח בתנאים טופוגרפיים מורכבים; חיפוש, גילוי, עקיבה ותקיפת מטרות בתא שטח רוויי מטרות ניידות באזורים אורבניים ו"שמורות טבע" המתאפיינים על ידי גזרות עם שדה ראיה מוגבל; העסקת מטרות מורכבות עם יכולת התגוננות אקטיבית (כמו סוללות טילי קרקע-אוויר משופרות); העסקת מטרות חמקניות קצרות חיים וסגירה מהירה של מעגל "אוסף-תוקף"; אבטחת כוחות, תשתיות ומתקנים ביבשה ובים; איסוף מודיעין וחיפוש אובייקטים במבוכים אורבניים ומנהרות, מצבים הכוללים נוכחות של אזרחים ועוד.
אין ספק כי מדובר בתרחישים רבים ומגוונים. כדי לתת מענה לצרכים המבצעיים המתפתחים, הותנעו בעשור האחרון, בעיקר בארה"ב, פעילויות מחקר ופיתוח של התשתיות המדעיות ושל הטכנולוגיות, אשר יאפשרו הפעלה של נחילי כלים בלתי מאוישים ברמה גבוהה של אוטונומיות. בשנים האחרונות אף הותנעו מספר פרויקטים מבצעיים בכיוון זה, אך הם טרם הגיעו לבשלות מבצעית. המטרה של מאמצי המחקר והפיתוח היא להגיע ליכולת יישום והפעלה של נחילי כלים בלתי-מאוישים בעלי רמה גבוהה של אוטונומיות, כאשר הכלים בנחיל מקושרים ביניהם באמצעות רשת תקשורת "אד הוק" (ad hoc mesh), בהתאם למשימה ולסיטואציה.
התוצאה עשויה להיות נחיל של כלים המשתפים ביניהם מידע, בונים תמונת זירה משותפת, ופועלים בתיאום להשגת יעדים מבצעיים, שאותם לא ניתן או לא משתלם לבצע על ידי כלי בלתי מאויש בודד. לתשומת לב מיוחדת זוכים כיום נחילים בעלי יכולת ארגון עצמיהפועלים תחת משטר שליטה ובקרה שיתופי מפולג-מבוזר. כלומר, אין שולט מרכזי ואין מתכנן מרכזי ברמת הכלים. קיימת רמה ממונה, אשר מגדירה את משימת הנחיל ומפקחת על ביצוע המשימה. המאפיין המרכזי בנחילים הפועלים במשטר שליטה ובקרה שיתופי מפולג-מבוזר הוא שאין סמכות מרכזית בנחיל.
מאפיינים נוספים כוללים ארגון עצמי ובקרה ברמת הכלים הבודדים על ידי מכלול בקר-עמית המשובץ בכל עמית, פעולה סימולטנית ורובוסטיות לתנאי אי-וודאות שונים ומשתנים, ואחידות - שפה, ממשקים, ופרוטוקולים. נחיל יכול להיות הומוגני או הטרוגני - תמהיל של כלים ממספר סוגים ויכולות, כולל נחיל המשלב, למשל, כלים אוויריים וכלים קרקעיים. היכולות התפעוליות העיקריות של נחילי כלים בלתי-מאוישים הן ספיקה מבצעית גבוהה בזמן ובמרחב, ויכולת תגובה מהירה. באמצעות הפעילות בנחיל ניתן גם לבצע מניפולציות של זמן ומרחב בתזמון המפגש בין התוקף לבין המטרה, ולפעול באופן אפקטיבי גם בנוכחות של אמצעי נגד. בנוסף, ישנה גם היכולת להרחיב את הנחיל ולפעול בנחילים בגדלים שונים המותאמים לדרישות המשימה, ללא צורך בארגון שונה של אמצעי השליטה וניהול הנחילים.
נחיל כטב"מים
נחילים של כלים אוויריים בלתי מאוישים - כטב"מים במגוון גדלים לאיסוף או תקיפה - מאפשרים אחיזת שטח ממושכת ותקיפת מטרות מזדמנות או "מארב" למטרות מגיחות; תקיפת מקבצי מטרות או מטרות המוגנות באופן אקטיבי; סגירת מרחב אווירי ופעולה באזור אורבני רווי הסתרות וכן התגברות על מכשולי לוחמה אלקטרונית. חיל האוויר האמריקאי וחברת בואינג מפתחים את ה-Dominator - כטב"מ קטן בעל יכולת איסוף מודיעין ותקיפה, המיועד לעבוד בנחילים.
הכטב"מ משוגר ממטוס קרב כשהוא נתון במארז שנפתח לאחר השיגור והכנפיים נפרסות ממצב מקופל. מימדיו הם מוטת כנפיים של ארבעה מטרים ומשקל של 45 ק"ג. כטב"מ זה מתוכנן לשהות באוויר 14-24 שעות, לשגר חימושים מסוג Textron Common Smart Sub-munitions (CSS) ולשאת עליו שלושה חימושים, ששוקלים כל אחד ארבעה ק"ג. הכוונה היא לשגר בין 10-20 כטב"מים בשלב ראשון, לצורך השגת שליטה רציפה על תא שטח, תוך ביקורים חוזרים בנקודות עניין, ותקיפת מטרות רלבנטיות המתגלות בתא בזמן תגובה קצר. הפאזה הראשונה של הפרויקט מתוכננת להסתיים בתוכנית הדגמה בינואר 2017.
קיימים מספר פרויקטי מחקר ופיתוח של חה"א האמריקאי בתחום מיקרו-כטב"מים בהשראה של בעלי חיים – ציפורים, חרקים. התפישה הבסיסית היא להפעיל כלים מסוג זה בנחילים של עשרות כלים, ואף יותר.
נחילים בים
נחילים של כלים ימיים בלתי מאוישים מאפשרים משימות בט"ש ואבטחת חופים, מתקנים ותשתיות - כולל אסדות קידוח והצינורות המובילים את הגז או הנפט, ואבטחת ספינות קרב ואניות סוחר. נחילים של כלים תת-מימיים לא-מאוישים יכולים לעסוק בחיפוש, גילוי ונטרול מוקשים ימיים; מעקב אחר צוללות אויב; איסוף מודיעין ומיפוי תת-מימי של נמלים וציי אויב, ופרישה, תחזוקה והשתלבות ברשתות חיישנים תת-מימיים.
הצי האמריקאי, בהובלת זרוע המחקר שלו ONR-Office of Naval Research, מקדיש מאמצי מחקר ופיתוח נרחבים לנושא של כלים בלתי-מאוישים, אוטונומיות והפעלה קואופרטיבית של כלים בלתי-מאוישים בנחילים. כיום ניתן דגש רב ליישום נחילים של כלים לא-מאוישים תת-מימיים גם לטובת ההתמודדות עם בעיות התקשורת והניווט בפעולה בתווך התת-מימי. בשנת 2007 זכתה חטיבת הים של חברת נורת'רופ גרומן במכרז לפיתוח והדגמה של נחיל כלים לא-מאוישים תת-מימיים המקושרים ביניהם בתקשורת תת-מימית אקוסטית או אלקטרו-אופטית. הכלים היו צריכים לנטר מרחב ימי גדול, לגלות ולאכן תנועה של צוללות אויב, ולעקוב אחר הצוללות על ידי כלים בנחיל.
עבודה בנחיל, כאשר קיימת תקשורת קצרת טווח, אקוסטית או לייזר כחול, בין הכלים בנחיל, מאפשרת מדידת טווחים בין הכלים. מדידה זו, בתוספת נתוני המיקום המתקבלים על ידי כלים העולים אל פני המים והיכולים לבצע איכון באמצעות GPS, מאפשרים שיפור ניכר בדיוקי הניווט והמיקום העצמי של כל החברים בנחיל. כך גם ניתן לשפר את דיוקי האיכון של מטרות המתגלות ונמצאות תחת מעקב של הנחיל התת-מימי.
נחיל ביבשה
צבא היבשה של ארה"ב (ה"ארמי") מקיים אף הוא פעילות נרחבת בנושא כלים לא-מאוישים, אוטונומיה, והפעלה של נחילים של כלים בלתי מאוישים במשימות קרקעיות. צפוי שהכלים הלא-מאוישים התומכים במשימות קרקעיות (כרב"מים) יהיו ממגוון של יכולות תנועה - גלגלים, זחלילים, רגליים, תנועה רב-מפרקית, וכולי. בתכניות נמצאים גם כלים קרקעיים בעלי יכולת תנועה אווירית – כגון: רחפן, או כלים לא-מאוישים בעלי יכולות תנועה משולבות/ דואליות, כגון: רחפן-הלכן, כלים כגון רחפן-הלכן מרחיבים באופן ניכר את הנגישות של הכלים למתארי קרקע מורכבים. הפעלתם בנחילים מקלה על התמודדות עם מתארי משימות קרקעיים מורכבים.
יישומים קרקעיים של נחילי כלים בלתי מאוישים כוללים למשל סריקה ואיסוף מודיעין בשטחים אורבניים צפופים; מתארי "שמורות טבע", חיפוש ונטרול של מטעני נפץ, מלכודים מאולתרים ומוקשים בשטח פתוח ומשימות רבות נוספות. אחד הרובוטים המיועדים לסריקה מקדימה של מבנים ואזורים סגורים וקשי נגישות הוא ה-THROWBOT, שפותח על ידי חברת Recon Robotics. רובוט זה שייך למשפחה של רובוטים טקטיים זעירים - כלי רובוטי זעיר זה מובא לזירה על ידי לוחמים, ומושלך על ידיהם לעבר מעבר אפשרי באתר המבוקש. לאחר נפילתם על הקרקע, מתחילים הכלים במשימת החיפוש והסריקה.
הפעלה של כלים כאלו באופן קבוצתי ותוך תקשורת בין הכלים, למרות המגבלות הכרוכות בתווך, תאפשר לבצע את תהליך הסריקה במהירות וביעילות, תוך הקטנת סכנת החשיפה של הלוחמים להפתעות. כיום ההפעלה של כלים אלו הם ברמת הפעלה מרחוק של כלי בודד על ידי לוחם הנמצא באתר ההתרחשות. לאור המורכבות ההולכת וגדלה של משימות מבצעיות, נראה כי מגמת הפיתוח, השילוב וההטמעה של נחילים של כלים לא-מאוישים במגוון יישומים מבצעיים, תתמיד ואף תתרחב.
כדי שזה יקרה צריך להתגבר על מחסומים אתיים ואף פסוכולוגים – אבל זה נושא "כבד" בפני עצמו.
***הכותב הוא המייסד של חברת AI-MA Applied Intelligent Machines ומומחה למערכות אוטונומיות, רובוטיקה, מערכות לא-מאוישות שיתופיות והנדסת נחילים. לתגובות: [email protected]
