С начала своего использования в Первой мировой войне военные радиостанции играли жизненно важную роль в передаче стратегических сообщений с помощью электромагнитных волн, но это всегда была игра в кошки-мышки. Каждая рация представляет собой дилемму: она обеспечивает критически важную связь ценой риска обнаружения противником.
Похоже, этой смертельно опасной игре положен конец. Китайские ученые совершили прорыв, который позволяет устанавливать высокоскоростную связь на поле боя, соблюдая при этом, как ни парадоксально, режим абсолютного радиомолчания.
Технология настолько революционная, что один из экспертов назвал ее «телепатическим» радио. Подробно она описана в журнале Journal of Radars на китайском языке.
Решением стала «умная поверхность», состоящая из сотен программируемых метаматериальных элементов.
При облучении радиолокационными спутниками с синтезированной апертурой (SAR), такими как китайские Gaofen-3 или Ludi Tance 1, эти элементы бесшумно манипулируют отраженными сигналами — переключаясь между состояниями «включено» (фаза 0°) и «выключено» (180°) — чтобы кодировать сообщения непосредственно в радиолокационные эхо-сигналы, принимаемые спутниками.
Скорость передачи данных таким способом может достигать 127 кбит/с, что соответствует пропускной способности тактической сети передачи данных Link 16 НАТО. При этом гарантирована невозможность обнаружения — поскольку в окружающую среду не излучается никакая дополнительная энергия.
«Эта система связи работает за счет рассеивания и модуляции принимаемых SAR-эхо-сигналов, устраняя необходимость в активной передаче электромагнитных волн. Это обеспечивает скрытность и безопасность связи, значительно снижая риски обнаружения», — говорится в статье. «В каком-то смысле это действительно похоже на телепатию, совершенно отличную от существующих методов связи. Если это подтвердится, это может кардинально изменить будущие поля боя. Но у любой технологии есть слабые места. Можно разработать новые контрмеры для обнаружения таких пассивных источников», — прокомментировал исследователь в области связи из Пекина, пожелавший остаться анонимным из-за деликатности вопроса.
Реализация этой технологии была огромным вызовом. Сначала потребовалось согласовать линейную частотную модуляцию радиолокатора с синтезированной апертурой с кодированием данных связи без ухудшения точности их передачи.
Технология также должна быть устойчива и к помехам в катастрофически зашумленных «городских джунглях», и к борьбе средствами РЭБ, а также рассеянию радиоволн морской поверхностью.
Кроме того, нужно компенсировать килевую и бортовую качку корабля в бурном море, которая уносит фазовые искажения, чтобы сохранить четкость радиолокационного изображения с потерей разрешения менее 10% при достижении высоких скоростей передачи данных.
Разработано несколько инноваций. Например, там, где городские помехи обычно заглушают слабые сигналы, адаптивные алгоритмы могут увеличить отношение сигнала к шуму на 300%, динамически меняя глубину фазовой модуляции.
В море инерционные датчики и программное обеспечение с автофокусировкой противодействуют качке корабля, корректируя ошибки положения, вызванные волнами, в реальном времени.
В ходе испытаний со спутником Gaofen-3, моделировавших условия морского состояния 4 с волнами выше двух метров, протоколы исправления ошибок обеспечили чрезвычайно низкий коэффициент ошибок по битам в 0,77% при передаче изображений без ухудшения разрешения радиолокационного изображения более чем на 9,7%.
Система пока тестировалась только в лабораторных условиях и еще не доказала свою эффективность в реальных условиях, но исследователи уже строят амбициозные планы по масштабному применению.
«Эта система продемонстрировала надежные возможности пассивной связи, успешно передавая данные при выполнении SAR-съемки с высоким разрешением — даже в условиях сложного рассеяния и при неидеальной нестабильности платформы. В будущем работа будет сосредоточена на повышении скорости передачи данных и устойчивости к помехам, а совместные испытания с многомодовыми бортовыми SAR-системами подтвердят готовность к развертыванию в полевых условиях. Кроме того, мы планируем расширить эту концепцию пассивной беспроводной связи на основе информационной метаповерхности на другие бортовые радиолокационные системы дистанционного зондирования, создав всеобъемлющую интегрированную радиолокационную сеть космос-воздух-земля. Эти усилия откроют новые пути», — заключается в статье.