Введение
Техническое направление разведывательной деятельности
Измерение и сигнатурная разведка (MASINT) — это техническое направление разведывательной деятельности, предназначенное для обнаружения, сопровождения, идентификации или описания отличительных характеристик (сигнатур) стационарных или динамических источников информации. Это часто включает в себя радиолокационную разведку, акустическую разведку, ядерную разведку, а также химическую и биологическую разведку. MASINT определяется как научно-техническая разведка, получаемая в результате анализа данных, полученных от сенсоров, с целью выявления любых характерных особенностей, связанных с источником, излучателем или передатчиком, для облегчения его измерения и идентификации. Специалистам по MASINT часто сложно давать простые объяснения своей области. Одна из попыток описывает её как "CSI" разведывательного сообщества. MASINT — это технически полученная разведка, которая, при сборе, обработке и анализе специализированными системами MASINT, позволяет получать информацию об обнаружении и классификации целей, а также об идентификации или описании сигнатур (отличительных характеристик) стационарных или динамических источников информации. Помимо MASINT, IMINT и HUMINT могут впоследствии использоваться для сопровождения или более точной классификации целей, идентифицированных в процессе разведки. Хотя традиционные IMINT и SIGINT не считаются деятельностью в рамках MASINT, изображения и сигналы, полученные в ходе других разведывательных операций, могут быть дополнительно проанализированы с использованием методологии MASINT, например, для определения глубины залегания скрытых объектов по изображениям, полученным в рамках IMINT. Уильям К. Мур описал эту дисциплину следующим образом: "MASINT рассматривает каждый разведывательный показатель по-новому и предоставляет новые показатели. Он измеряет и идентифицирует объекты оперативного пространства различными способами, которые трудно подделать, и предоставляет разведданные, подтверждающие более традиционные источники, но при этом достаточно надежные, чтобы, например, с помощью спектрометрии различать краску и листву или распознавать радиолокационные ловушки, поскольку сигналу не хватает случайных характеристик реальной радиолокационной системы. В то же время он может обнаруживать то, что другие сенсоры не могут обнаружить, или иногда первым распознавать потенциально важные данные". Провести четкую границу между тактическими сенсорами и стратегическими сенсорами MASINT бывает сложно. Действительно, один и тот же сенсор может использоваться как в тактических, так и в стратегических целях. В тактическом плане подводная лодка может использовать акустические сенсоры — активный и пассивный гидролокатор — для сближения с целью или уклонения от преследования. Те же пассивные гидролокаторы могут использоваться подводной лодкой, незаметно действующей в иностранном порту, для определения сигнатуры нового типа подводной лодки. MASINT и техническая разведка (TECHINT) могут пересекаться. Существенное различие заключается в том, что аналитик технической разведки часто имеет в своем распоряжении образец вражеской техники, например, артиллерийский снаряд, который можно исследовать в лаборатории. MASINT, даже материальная разведка MASINT, должен делать выводы об объекте, который можно воспринимать только дистанционно. Электрооптические и радиолокационные сенсоры MASINT могут определить начальную скорость снаряда. Химические и спектроскопические сенсоры MASINT могут определить его состав топлива. Обе дисциплины дополняют друг друга: следует учитывать, что у аналитика технической разведки может не быть артиллерийской системы для проведения испытательных стрельб, в то время как у аналитика MASINT есть многоспектральные записи его применения в полевых условиях. Как и во многих разведывательных дисциплинах, интеграция этих технологий в действующие подразделения, чтобы они могли использоваться военными, может быть сложной задачей.
Терминология
В контексте MASINT измерение относится к конечному набору метрических параметров целей, а сигнатура – к уникальным характеристикам явлений, оборудования или объектов, регистрируемым средствами сбора информации. Сигнатура используется для идентификации явления (оборудования или объекта) после обнаружения его уникальных характеристик. Хотя существуют специализированные датчики MASINT, значительная часть этой дисциплины включает анализ информации, полученной от других датчиков. Например, датчик может предоставлять данные о радиолокационном луче, собранные в ходе миссии по сбору средств электронной разведки (ELINT). Случайные характеристики, такие как "рассеяние" основного луча (боковые лепестки) или помехи, создаваемые его передатчиком, также подпадают под область MASINT.
Национальные и многонациональные
В НАТО ведется работа по разработке стандартизированной терминологии и архитектуры MASINT. Другие исследования посвящены неудачам в области распознавания целей без содействия. Для решения этой задачи инфракрасные радиомаяки (инфракрасный MASINT) оказались неэффективными, однако распознавание на миллиметровых волнах демонстрирует большую перспективность. Тем не менее, обмен данными о местоположении на основе взаимодействия и сетевых технологий может оказаться решающим для предотвращения дружественного огня. Главное заключается в том, что MASINT не способен идентифицировать, кто находится внутри интересующего танка или самолета. Многие страны производят собственные датчики для борьбы с подводными лодками, такие как гидрофоны, активный гидролокатор, детекторы магнитных аномалий и другие гидрографические датчики, которые часто считаются слишком обыденными, чтобы их отнести к MASINT.
Китай
По состоянию на 2004 год сообщалось, что Китай не разрабатывал более специализированные технологии MASINT, хотя и производил свои гидроакустические датчики.
Германия
После первого успешного запуска 19 декабря 2006 года, примерно через год после первоначально запланированной даты, последующие спутники запускались с интервалом около шести месяцев, и вся система из пяти спутников радиолокационной группировки SAR Lupe с синтезированной апертурой достигла полной операционной готовности 22 июля 2008 года.
Италия
Италия и Франция сотрудничают в развертывании системы спутников Orfeo двойного назначения – гражданского и военного. Orfeo – это сеть спутников наблюдения за Землей двойного назначения (гражданского и военного), разработанная совместно Францией и Италией. Италия разрабатывает полярный радиолокатор с синтезированной апертурой X-диапазона Cosmo Skymed, который будет установлен на двух спутниках.
Россия
У России действительно есть инфракрасные спутники не визуального наблюдения для обнаружения пусков ракет. Россия, конечно, производит широкий спектр сенсоров для борьбы с подводными лодками.
Великобритания
Великобритания разработала первую успешную акустическую систему для определения местоположения артиллерии противника по звуку и систему акустического обнаружения подводных лодок в период Первой мировой войны. В 1990-х годах была внедрена усовершенствованная акустическая система определения местоположения артиллерии, которая дополняет контрбатарейную радиолокацию.
Многонациональная борьба с распространением
Все ядерные испытания, любого уровня, были запрещены Договором о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (CTBT), который не вступил в силу. Однако существуют споры о том, сможет ли подготовительная комиссия Организации Договора о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (ОДВЗЯИ) или сама Организация обнаружить события чрезвычайно малой мощности. Даже ядерное испытание с крайне низкой мощностью, бесполезное в качестве оружия, может дать ценные данные для проверки работоспособности оружейных технологий. CTBT не признает принцип пороговой величины и исходит из того, что все испытания подлежат обнаружению. ОДВЗЯИ управляет Международной системой мониторинга (IMS), состоящей из датчиков MASINT для верификации, включающей сейсмические, акустические и радионуклидные методы. Подробное обсуждение споров, касающихся способности IMS обнаруживать ядерные испытания, см. в разделе «Национальные технические средства верификации».
Военное применение
Несмотря на то, что современные системы МАСИНТ часто находятся на передовом крае технологий, многие из которых засекречены, сами методы имеют долгую историю. Капитаны военных кораблей в эпоху парусного флота использовали зрение, слух и осязание (например, определяли направление ветра по влажному пальцу) для измерения характеристик ветра и волн. Они использовали накопленный опыт и "библиотеку сигнатур", чтобы выбрать оптимальный тактический курс, исходя из погодных условий. Инженеры-фортификаторы средневековья прикладывали ухо к земле, чтобы зафиксировать акустические признаки подкопа под стены. Акустические и оптические методы обнаружения вражеской артиллерии применялись еще во время Первой мировой войны. Хотя эти методы были заменены радиолокацией для современной контрбатарейной борьбы, наблюдается возрождение интереса к акустическим детекторам выстрелов для борьбы со снайперами и городскими террористами. Ниже приведены некоторые области применения в боевых условиях; дополнительную информацию см. в разделе "Глубокозаглубленные сооружения".
Некооперативное распознавание цели
МАСИНТ может быть тактически полезен при "некооперативном распознавании целей" (NCTR), позволяя предотвратить случаи дружественного огня даже в случае отказа систем идентификации "свой-чужой" (IFF).
Бесконтрольные датчики наземного действия
Еще одна важная область применения, где MASINT может оказаться полезным, – это беспилотные наземные датчики (UGS). Во время войны во Вьетнаме UGS не обеспечивали той функциональности, которая требовалась для линии Макнамары и операции «Иглу Уайт». Они значительно улучшились, но по-прежнему служат дополнительным средством для людей на земле, а не полной их заменой. В США значительная часть технологий, использованных в операции «Иглу Уайт», была разработана в Национальной лаборатории Сандия, которая впоследствии создала семейство систем обнаружения вторжений (MIDS) и тактическую систему дистанционного зондирования AN/GSQ 261 (TRSS) для Корпуса морской пехоты США. Еще одной крупной инициативой армии США была система дистанционного мониторинга поля боя (REMBASS), которая была модернизирована до улучшенной REMBASS (IREMBASS), и сейчас рассматривается REMBASS II. В поколениях REMBASS, например, все больше интегрируются инфракрасный MASINT, магнитный MASINT, сейсмический MASINT и акустический MASINT. Великобритания и Австралия также проявляют интерес к UGS. Thales Defence Communications, подразделение французской группы Thales, ранее известное как Racal, производит систему скрытых локальных датчиков для классификации нарушителей (CLASSIC), которая используется в 35 странах, включая 12 членов НАТО. Австралия приняла версию CLASSIC 2000, которая, в свою очередь, является частью австралийской системы Ninox, включающей также систему наблюдения Terrain Commander компании Textron Systems. CLASSIC оснащается двумя типами датчиков: оптико-акустическим спутниковым интегрированным датчиком (OASIS) и воздушным акустическим датчиком (ADAS), а также телевизионными камерами, тепловизорами и камерами с низкой освещенностью. Датчики ADAS использовались в американской программе «Армейская инициатива быстрого развертывания сил», демонстрации передовой концепции технологии (ACTD), с применением акустических датчиков OASIS и центральной обработки данных, но без электрооптического компонента. Датчики ADAS размещаются группами по три или четыре для повышения эффективности обнаружения и обеспечения триангуляции. По утверждению Textron, акустические датчики ADAS способны отслеживать самолеты с фиксированным крылом, вертолеты и БПЛА, а также традиционные наземные цели. В рамках ACTD была добавлена миниатюрная дистанционная метеостанция (RMWS) от System Innovations. Эти RMWS измеряют температуру, влажность, направление и скорость ветра, видимость и барометрическое давление, которые затем могут передаваться по коммерческим или военным спутниковым каналам связи. Использование UGS особенно сложно в городских условиях, где присутствует значительный уровень фонового шума и необходимо отделять важные измерения от помех. Акустическим датчикам потребуется различать транспортные средства и самолеты от шагов (если обнаружение персонала не является целью), а также от взрывных работ. Им необходимо будет различать одновременные цели. Для инфракрасной съемки в городской среде потребуются датчики с меньшим размером пикселя. Если движется либо цель, либо датчик, потребуются микроэлектромеханические акселерометры.
Исследовательские программы: Smart Dust и WolfPack
Еще одна исследовательская программа UGS, финансируемая DARPA, – это Smart Dust, программа по разработке массивно-параллельных сетей из сотен или тысяч "мотов" размером порядка 1 мм³. Другая программа DARPA – WolfPack, наземный комплекс радиоэлектронной борьбы. WolfPack состоит из "стая" "волков". "Волки" – это распределенные электронные узлы обнаружения, способные определять местоположение и классифицировать цели, которые могут использовать радиочастотные методы MASINT в сочетании с методами ELINT. Доставка "волков" может осуществляться ручным способом, с помощью артиллерии или с воздуха. WolfPack может быть интегрирован в программу ВВС по новой поддисциплине противодействия ESM, а также в систему распределенного подавления ПВО противника (DSEAD), являющуюся усовершенствованием SEAD. Если "волки" размещены рядом с системами постановки помех или другими средствами РЭБ, и находятся в непосредственной близости от цели, им потребуется небольшая мощность для маскировки сигнатур своих наземных сил на частотах, используемых для связи или локального обнаружения. DSEAD работает по аналогичному принципу, но в радиолокационном диапазоне. Было бы интересно сравнить эту область противодействия ELINT с ECCM.
Основное взаимодействие источников энергии с целями
Дистанционное зондирование основано на взаимодействии источника энергии с объектом и энергии, измеряемой от этого объекта. На диаграмме "Дистанционное зондирование" источник 1a представляет собой независимый природный источник, такой как Солнце. Источник 1b – источник, возможно, искусственный, который освещает объект, например, прожектор или наземный радиолокационный передатчик. Источник 1c – это природный источник, такой как тепло Земли, с которым объект взаимодействует. Сам объект может излучать собственное излучение, например, свечение раскаленного докрасна тела, которое измеряет датчик 1. В качестве альтернативы, датчик 2 может измерять взаимодействие объекта с источником 1a в виде отраженного излучения, как в обычной фотографии при солнечном свете. Если энергия поступает от источника 1b, датчик 2 выполняет функцию съемки со вспышкой. Источник 3a находится под контролем наблюдателя, например, радиолокационный передатчик, а датчик 3b может быть тесно связан с источником 3. Примером такой связи может служить то, что датчик 3 будет искать отраженное излучение только после задержки, соответствующей времени прохождения сигнала от источника 3a до объекта и обратно до положения датчика 3b. Такое ожидание сигнала в определенный момент времени при использовании радара является примером электронных контрмер (ECCM), позволяющих игнорировать помехи от летательных аппаратов, находящихся ближе к датчику 3b. Бистатическая система дистанционного зондирования разделяет источник 3a и датчик 3b; мультистатическая система может иметь несколько пар связанных источников и датчиков или неравномерное соотношение источников и датчиков, при условии, что все они скоррелированы. Хорошо известно, что бистатические и мультистатические радары могут быть эффективны против самолетов с низкой радиолокационной заметностью. Это также является требованием для оперативного персонала, работающего в условиях мелководья. Методы, такие как синтетическая апертура, размещают источник 3a и датчик 3b в одной точке, но массив датчиков источника выполняет несколько измерений во времени, создавая эффект физического разделения источника и датчика. Любое освещение объекта (т.е. источник 1a, 1b или 3a) и возвращающееся излучение могут быть подвержены воздействию атмосферы или других природных явлений, таких как океан, между источником и объектом или между объектом и датчиком. Обратите внимание, что атмосфера находится между источником излучения и объектом, а также между объектом и датчиком. В зависимости от типа излучения и используемого датчика, атмосфера может оказывать незначительное влияние или оказывать существенное влияние, требующее значительных инженерных усилий для преодоления. Во-первых, атмосфера может поглощать часть энергии, проходящей через нее. Это само по себе является проблемой для зондирования, если все длины волн поглощаются равномерно, но ситуация становится гораздо сложнее, когда излучение состоит из нескольких длин волн, и ослабление различается для разных длин волн. Во-вторых, атмосфера может привести к рассеиванию энергетического луча, который в противном случае был бы узконаправленным.
Пассивное зондирование
На рисунке "Геометрия дистанционного зондирования" показаны несколько ключевых аспектов сканирующего сенсора. Мгновенное поле зрения (IFOV) – это область, с которой в данный момент поступает излучение на детектор. Ширина полосы обзора – это расстояние, центрированное относительно траектории сенсора, с которого сигнал будет зарегистрирован при одном сканировании. Ширина полосы обзора является функцией углового поля зрения (AFOV) системы сканирования. Большинство сканирующих сенсоров имеют массив детекторов, в которых IFOV – это угол, охватываемый каждым детектором, а AFOV – общий угол, охватываемый массивом. Сенсоры с линейной разверткой либо имеют достаточно большое IFOV, либо скорость сканирования достаточно высока относительно скорости движения платформы сенсора, чтобы вся полоса обзора была записана без артефактов движения. Эти сенсоры также известны как сенсоры обзора или широкого поля зрения, сопоставимые с широкоугольными объективами обычных камер. Сенсоры с точечным сканированием (или "прожекторного" типа) имеют эффект остановки сканирования и фокусировки детектора на одной части полосы обзора, обычно захватывая большую детализацию в этой области. Это также называют сенсором "близкого рассмотрения", сопоставимым с телеобъективом камеры. Пассивные сенсоры могут регистрировать информацию, для которой невозможно создать искусственное излучение, например, гравитацию. Геодезические пассивные сенсоры могут предоставлять детальную информацию о геологии или гидрологии Земли.
Активные датчики
Активные датчики концептуально делятся на два типа: формирующие изображение и не формирующие изображение. Особенно при комбинировании классов датчиков, таких как MASINT и IMINT, бывает сложно определить, является ли данный датчик MASINT формирующим изображение или нет. Однако, в общем случае, измерения MASINT привязываются к пикселям системы, чётко формирующей изображение, или к геопространственным координатам, точно известным платформе, несущей датчик MASINT. В MASINT источник активного сигнала может находиться в любой точке электромагнитного спектра, от радиоволн до рентгеновских лучей, ограничиваясь лишь возможностью распространения сигнала от источника. Например, источники рентгеновского излучения должны находиться в непосредственной близости от цели, в то время как лазеры могут освещать цель с высокой спутниковой орбиты. Хотя данное обсуждение сосредоточено на электромагнитном спектре, существуют также активные (например, сонар) и пассивные (например, гидрофоны и микробарографы) акустические датчики.
Качество обнаружения
Качество сбора информации датчиком определяется несколькими факторами, но оценка качества может стать весьма сложной, когда конечный продукт объединяет данные от множества датчиков. Тем не менее, для характеристики базового качества отдельной сенсорной системы обычно используют несколько параметров. Пространственное разрешение определяет соответствие между каждым зарегистрированным пикселем и реальной площадью на местности, которую этот пиксель охватывает. Спектральное разрешение – это количество дискретных частотных (или эквивалентных) диапазонов, зарегистрированных в отдельном пикселе. (Относительно низкое спектральное разрешение одного датчика, например, спектроскопического анализатора, который показывает, что "куст" на самом деле – окрашенная штукатурка, может значительно повысить конечную ценность другого датчика с более высоким спектральным разрешением.) Радиометрическое разрешение – это количество уровней энергии, регистрируемых для каждого пикселя в каждом спектральном диапазоне. Временное разрешение описывает интервалы времени, через которые производится сканирование объекта. Это имеет значение только при синтезированной визуализации, сравнении данных за длительный период времени или при создании видеоизображений в реальном времени.
Строка
Крос-кьюинг – это передача информации об обнаружении, геолокации и захвате цели другому датчику без участия человека. В системе датчиков каждый датчик должен понимать, какие другие датчики его дополняют. Как правило, одни датчики обладают высокой чувствительностью (то есть имеют низкую вероятность ложных отрицательных срабатываний), а другие – высокой селективностью (то есть имеют низкую вероятность ложных положительных срабатываний). Быстрый и чувствительный датчик, охватывающий большую площадь, например SIGINT или акустический, может передавать координаты интересующей цели чувствительному узкополосному анализатору радиочастотного спектра для ELINT или гиперспектральному электрооптическому датчику. Объединение чувствительных и селективных, или иным образом взаимодополняющих датчиков в единую систему разведки или наблюдения повышает возможности всей системы, как, например, в системе обнаружения пусков ракет. Однако при объединении датчиков даже относительно грубый датчик одного типа может значительно повысить ценность другого, более точного датчика. Например, высокоточная камера видимого света может создать детальное изображение дерева и его листвы. Однако грубый спектральный анализатор в видимом диапазоне может показать, что зеленые листья – это окрашенный пластик, а "дерево" маскирует что-то другое. Как только факт маскировки установлен, следующим шагом может быть использование радиолокационной съемки или другой системы датчиков, которая не будет дезориентирована краской. При этом, кьюинг – это этап, предшествующий автоматическому распознаванию целей, которое требует как обширных библиотек сигнатур, так и надежного сопоставления с ними.