W tym wszystkim najciekawsze jest jednak to, że przestajemy traktować dostęp do nawigacji satelitarnej jak coś oczywistego. Wojna elektroniczna coraz wyraźniej przypomina nam, że GPS, BeiDou czy inne systemy GNSS są tylko radiowymi sygnałami docierającymi z kosmosu, a więc można je zakłócać, fałszować lub całkowicie odciąć. Pisałem już o tym przy okazji nawigacji wykorzystującej pole magnetyczne Ziemi, więc nic dziwnego, że teraz Chiny podeszły do tego samego problemu z zupełnie innej strony.
Pocisk hipersoniczny może zgubić satelity, ale gwiazdy będą tam zawsze
Chińscy badacze z Guangdong Aerospace Research Academy opracowali prototyp systemu nawigacji astronomicznej przeznaczonego dla pojazdów hipersonicznych. Projekt przeszedł finalną ocenę ekspertów 10 sierpnia 2026 roku, a więc nie mówimy już wyłącznie o koncepcji.
Czytaj też: Chiński okręt stealth zmienia uzbrojenie jak laboratorium na wodzie
Samo założenie jest genialne w swojej prostocie. Jeżeli przeciwnik zagłuszy GPS albo chiński BeiDou, to w takim momencie pojazd może obserwować gwiazdy, rozpoznawać ich układ i na tej podstawie korygować własną orientację oraz wspierać system nawigacji inercyjnej. Sam pomysł nie jest zresztą nowy. Chińscy naukowcy już przed laty wskazywali na astronomiczną nawigację jako jeden z potencjalnych elementów systemów prowadzenia maszyn hipersonicznych, a jako największe problemy wymieniali m.in. szybkość identyfikacji map gwiazd, błędy optyczne oraz tempo aktualizowania danych.
Tyle że tutaj zaczyna się prawdziwa zabawa, bo obserwowanie gwiazd przy prędkości powyżej Mach 5, czyli umownie ponad 6000 km/h, nie przypomina wystawienia teleskopu za okno.
Przy Mach 5 nawet gwiazdy zaczynają wyglądać inaczej
Pojazd hipersoniczny oddziałuje w dużym stopniu z atmosferą. Otaczający jego kadłub przepływ rozgrzanego i mocno sprężonego gazu zmienia właściwości optyczne przestrzeni przed sensorem. Światło gwiazd może zostać przesunięte, rozmyte, osłabione lub pozornie “przesunięte” względem miejsca, w którym powinno się znajdować. Badania nad zjawiskami aerooptycznymi potwierdzają, że właśnie degradacja obrazu pozostaje jednym z podstawowych ograniczeń dla optycznych czujników stosowanych na platformach hipersonicznych.
Chiński zespół podszedł więc do problemu niejako od drugiej strony. Zamiast próbować stworzyć sensor odporny na całą tę fizykę, zaczął ją modelować. Powstały bazy danych dotyczące promieniowania rozgrzanego gazu i interferencji termicznych oraz oprogramowanie symulujące środowisko wokół pojazdu z rozdzielczością spektralną sięgającą 0,12 nanometra. Według przedstawionych danych błąd symulacji udało się utrzymać poniżej 18,9 proc.
Czytaj też: Chiny wsadziły strategiczny ładunek na bombowiec. H-6N dostał ogromną rakietę jako część triady jądrowej
Dopiero na tej podstawie specjaliści opracowali prototyp czujnika gwiazd. Bez silnych zakłóceń miał rozpoznawać układy gwiazd z ponad 99-procentową skutecznością. W najtrudniejszych symulowanych warunkach aerodynamicznych wynik spadał, ale nadal przekraczał 80% Dokładność określania orientacji miała natomiast być lepsza niż około 0,0014 stopnia. Taki wynik nie oznacza automatycznie, że hipersoniczny pocisk zacznie trafiać z dokładnością kilku metrów. Jest to dokładność określania orientacji czujnika, a nie deklarowany CEP całego systemu uzbrojenia. Ostateczny błąd położenia zależy jeszcze od nawigacji inercyjnej, częstotliwości korekt, trajektorii lotu oraz całego systemu naprowadzania.
Nie chodzi tylko o Chiny. Chodzi o broń, która nie potrzebuje infrastruktury w locie
Jeszcze niedawno dokładny GPS wydawał się wręcz podstawowym składnikiem nowoczesnego uzbrojenia. Dziś projektanci coraz wyraźniej przygotowują swoje systemy na wojnę, w której sygnały satelitarne będą jednym z pierwszych elementów poddanych atakowi. Chiny badają kwantowe systemy pozycjonowania odporne na zakłócenia, miniaturyzują zegary atomowe i rozwijają alternatywne metody nawigacji.
W przypadku broni hipersonicznej ma to szczególne znaczenie. Już sam lot takiej konstrukcji jest ekstremalnym wyzwaniem termicznym i aerodynamicznym, o czym pisałem przy rosyjskim Oreszniku i problemie ogromnych temperatur. Jeśli do tego równania dorzucimy jeszcze możliwość utraty satelitarnego punktu odniesienia, to precyzyjna broń może bardzo szybko stać się niezwykle drogim pociskiem lecącym jedynie tam, gdzie “wydaje mu się”, że powinien.
System gwiezdny nie musi więc zastępować GPS, BeiDou ani nawigacji inercyjnej. Najbardziej logiczny scenariusz to połączenie wszystkiego w jedną układankę. Satelity zapewniają korekty, gdy są dostępne. INS prowadzi pojazd niezależnie od świata zewnętrznego, ale stopniowo gromadzi błędy. Gwiazdy stają się zaś kolejnym punktem odniesienia, którego nie da się po prostu zagłuszyć nadajnikiem ustawionym kilkadziesiąt kilometrów dalej.
Przyszłość nawigacji może przypominać przeszłość
Według chińskiej akademii technologia opracowana podczas projektu miała już znaleźć zastosowanie poza samym uzbrojeniem m.in. przy testowaniu silników oraz przemysłowym monitorowaniu spalania. Zastosowania te miały wygenerować prawie 10 mln juanów dodatkowej sprzedaży, czyli przy obecnym kursie około 5,5 mln zł. Nie znaczy to oczywiście, że Chiny właśnie rozwiązały problem prowadzenia całej swojej broni hipersonicznej. Mamy prototyp, wyniki badań i deklaracje instytutu, a nie publicznie udokumentowany lot bojowego pojazdu, który stracił BeiDou, spojrzał w gwiazdy i mimo tego trafił w cel. To zaś bardzo duża różnica.
Czytaj też: Legendarny niszczyciel czołgów nie odchodzi. Javelin pokazuje, jak wygląda broń przyszłości
Sam kierunek rozwoju tego typu wydaje mi się jednak znacznie ważniejszy od pojedynczego prototypu. Broń przyszłości ma nie tylko latać szybciej, dalej i bardziej nieprzewidywalnie. Ma też coraz mniej potrzebować świata zewnętrznego, żeby wiedzieć, gdzie jest i trudno tutaj o bardziej symboliczny przykład “przyszłości, która dzieje się teraz”. Po dekadach budowania satelitów, radarów, sieci transmisji danych i całych konstelacji na orbicie inżynierowie wracają do punktów świetlnych, którymi ludzie kierowali się na morzach setki lat temu. Tyle że tym razem nie chodzi o statek wracający do portu.
Chodzi o broń pędzącą do celu z prędkością hipersoniczną.
Źródła: South China Morning Post, Przegląd systemów nawigacji astronomicznej stosowanych w hipersonicznych pojazdach w przestrzeni bliskiej, Wpływ pola przepływu na jakość obrazowania czujników gwiazdowych w pojazdach hipersonicznych
