לוחמים בלתי נראים

כיצד מהנדסים מבצעים פריצות דרך בהנדסת חומרים ובאינטליגנציה מלאכותית כדי לגרום לכל דבר להיעלם, החל ממטוסים, דרך צוללות ועד חיילים…

מעבר ל-B2

מערכות ההגנה המשולבות שעמן מתמודדים המפציץ החמקן הפעיל הצעיר ביותר בארצות הברית, שיהיה השנה בן 15, ו-19 מטוסי ה-B2 האחרים בצי חיל האוויר המבוגרים ממנו בכמעט חמש שנים – הפכו למתוחכמות מאוד. מכ"ם מולטי-סטטי שנפוץ כעת למדי, רגיש בצורה המאפשרת לו לזהות חלק ממטוסי החמקן. כדי להתגונן מפני מערכות הגנה כאלה, הקציב חיל האוויר האמריקני 3.7 מיליארד דולר לחמש השנים הבאות, לפיתוח יורש ל-B2 שיוכל להיכנס לפעילות מבצעית עד 2020. העיצובים הממשיים של המפציץ החדש חסויים, אבל כמה סודות כבר דלפו. פטנטים והצעות שנכללו במכרזים שהוגשו על ידי Northrop Grumman, יצרנית ה-B2, רומזים על כך שהמפציץ החדש יהיה צר יותר מה-B2 אבל ישמור על עיצוב הכנף המוכר, אשר מפחית החזר מכ"ם על ידי צמצום קצוות חדים למינימום. מהנדסים גם בוחנים סוגים חדשים של ציפויים סופגי רדאר שניתן יהיה להתאים למערכות הגנה פרטניות. וכך התמונה של הדור הבא של מפציצי החמקן מתחילה להתבהר.

ציפויים מותאמים
רוב ציפויי החמקן המורכבים מחומר סופג רדאר, בדרך כלל תצורה של ברזל, המוספגים  בצבע. אבל הם כבדים (עובדה המגבירה את צריכת הדלק), צריך לצבוע אותם מחדש בתדירות גבוהה, והם לא סופגים את כל תדרי הרדאר. Ceno Technologies, חברה המייצרת מוצרים מורכבים בסנבורן, ניו-יורק, פיתחה ציפוי קל ועמיד יותר שמשתמש בחלקיקים קרמיים חלולים כדוריים, הנקראים Cenospheres. כיוון שניתן לצפות את החלקיקים האלה בפחמן, כסף או מתכות אחרות שסופגות אורכי גל שונים במעט של רדאר, ניתן להתאים את הציפוי כך שהוא יוכל לתעתע במערכות מכ"ם מסוימות.

צורה חלקה יותר
ל-B2 יש שני כונסי אוויר חלקים למחצה, אשר קצותיהם החדים מחזירים גלי רדאר. בעיצוב אחד שמוצג בפטנט של Northrop Grumman, למפציץ החדש יש ארבעה כונסי אוויר קטנים יותר במקום שניים גדולים. את כונסי האוויר הקטנים יותר אפשר למקם עמוק יותר בכנף, ולהפחית בכך את האפשרות להחזרי רדאר.

כלי נשק כבדים יותר
למפציץ החדש יהיה ככל הנראה מעגן שיגור אחד, בניגוד למעגנים התאומים של ה-B2. הוא עדיין יוכל לשאת טילי JDAM מונחי GPS קונבנציונליים, ראשי נפץ גרעיניים, ואפילו את ה-Massive Ordnance Penetrator (חימוש חודר מסיבי) החדש, השוקל 13,600 ק"ג, המיועד לחדור בונקרים מבוצרים. מעגן יחיד יפחית את עלות הייצור – אתגר משמעותי למתכננים עם תקציב מוגבל יחסית.

פיתיונות חכמים יותר
כדי לבלבל את מערכות המכ"ם, יישא כנראה המפציץ החדש משהו כמו ה-Miniature Air Launched Decoy (פיתיון משוגר אוויר מיניאטורי) שמייצרת חברת Raytheon. המל"טים המותאמים יוצרים על מסכי הרדאר חתימות דמויות פצצות שמסיטות את תשומת הלב מהמפציץ עצמו. הפיתיונות טסים במסלול מתוכנת מראש למרחק של עד 925 ק"מ, והם כנראה יישאו בנוסף גם משבשי רדאר כדי לבלבל את  אמצעי ההגנה אוויריים.

כנף נסיגה
אחד הדגמים המתוכננים על ידי Northrop Grumman, כולל כנף דמה על אף המטוס, אשר תוכל לספק כוח עילוי נוסף במהלך ההמראה והטיסה, ותאפשר למפציץ קטן יותר לשאת מטען נשק כבד יותר. מאחר שהקווים הישרים והזוויות החדות היו מחזירות  גלי רדאר, תעוצב כנראה כנף הדמה בצורה שניתן יהיה לקפל אותה כך שתקביל לגוף המפציץ כשכלי הטיס ייכנס לטווח של מערכות הגנה.

צוללות דוממות

מערכות הגנה יכולות לזהות צוללות חמקן באמצעות שתי שיטות: סונאר, אשר מחזיר גלי קול מגוף הצוללת, ורדאר, אשר יכול לזהות הפרעות קלות מתחת לפני האוקיינוס או מעליהם, שעשויות להצביע על המצאותה של צוללת במעמקים. כעת מדענים מפתחים שיטות להסוואה אקוסטית ונוזלית שיוכלו להתגבר על שני האמצעים האלה. ההסוואה האקוסטית תשתמש בתרכובות על מהונדסות בעלות מאפיינים טבעיים, כמו מגנטיות או שבירת אור – כדי להטות את גלי הסונאר  מסביב לצוללת, ולהפוך אותה לבלתי מזוהה. הסוואה נוזלית תשנה את זרימת המים על פני הצוללת, תסתיר כל שובל או מערבולת מים ותבטל את איום הרדאר. בתאוריה, אפשר יהיה להשתמש בשני סוגי החומרים כמעטה שיכסה צוללות קרב קיימות. משרד המחקר הימי סירב להתייחס לתכניות הסוואה חדשות, אבל הוא  מודע בבירור לכך שייתכן שגם צבאות אחרים עובדים עליהן – חיל הים האמריקני התחיל ב-2009 בתכניות המשתמשות בחומרי על לשיבוש מערכות הגנה.

הסוואה מוחלטת
חומר שמשלב מערכות הסוואה אקוסטיות ונוזליות הוא אפשרי, כך טוען ירוסלב אורזומוב, פרופסור עוזר מחקר במרכז חומרי-העל באוניברסיטת דיוק, אבל זה לא יקרה בקרוב. אם וכאשר הוא ייווצר, אורזומוב מעריך שהמוצר הסופי יופיע כמעטפת רשת דקה וחדירה למים.

אפס שובל
הסוואה נוזלית תכיל מאות סילוני מים קטנים, דומים לאלה שמייצרים אופנועי ים, ארוזים בתוך מעטפת רשת. הסילונים יאיצו את זרימת המים כשהם ייכנסו אל תוך המעטפת [אדום וכתום], ויאטו את זרימתם ביציאה ממנה [ירוק וכחול]. המים יזרמו על פני הצוללת בצורה חלקה ולא ייצרו מערבולות כך שבסופו של דבר מהירות הצוללת לא תואט.

הסוואה נוזלית תאפשר להסוות את הצוללת באופן מושלם (לחצו להגדלה)

סימנים מסגירים עדינים
גם צוללת שנעה במעמקים משאירה סימנים המסגירים את מיקומה. הגלונים הקטנים שנוצרים על פני האוקיינוס על ידי חפץ הנע מתחת למים, הנקראים גלי ברנולי [באדום], עלולים להיווצר גם על ידי כלי שיט המשייט בעומק של 300 מ'. כמו כל כלי שיט, גם צוללות מותירות אחריהן שובל בצורת V [בירוק], המוכר כגלי קלווין, שניתנים לזהוי על פני המים. הסוואה נוזלית תבטל את שני סוגי הגלים הללו.

איטום קול משופר
מדענים יכולים לפתח חומרי-על שמכופפים את גלי הקול מסביב לחפץ על ידי שילוב חומרים בצפיפויות שונות. גלים מאיצים כשהם פוגעים במעטה ההסוואה ומאטים כשהם יוצאים ממנו, כך שבסך הכול הם לא יוצרים עיוות. עד כה, הצליחו המדענים להסוות צורות פשוטות כמו קונוסים וצילינדרים. אבל, לדברי אורזומוב אפשר יהיה להסוות גם צורות מורכבות יותר.

לחצו להגדלה

טנקים קרירים יותר

קל לראות טנקים ביום, וכיוון שהם מייצרים הרבה חום, קל גם לזהות אותם בלילה, לפחות לאלה המצוידים בציוד דימות אינפרה-אדום. באוגוסט, חשפה החברה הבריטית BAE Systems את מערכת ה-Adaptiv החדשה שלה, אשר מסתירה את חתימת החום של טנק מתחת למאות תאים אלקטרותרמיים המוברגים לחלקו החיצוני של כלי הלחימה. חיישני אינפרה-אדום מזהים את תבנית החום המוחזרת על ידי הסביבה המידית של הטנק, ובדיוק כפי שמעבד מנחה פיקסלים במסך מחשב כדי ליצור תמונה, מכוונים את הטמפרטורה של תאים אינדיבידואליים כדי ליצור באופן קולקטיבי חתימת חום שתואמת את הסביבה. באינפרה- אדום, נראה שהטנק נעלם אל תוך הרקע. BAE אומרת שהמערכת תהיה מוכנה לשדה הקרב בתוך שנתיים.

תאים רגישים לחום
מאות התאים המשושים של מערכת ה-Adaptiv, שגודלם 14 ס"מ, מחוממים או מקוררים באמצעות זרם חשמלי כדי ליצור חתימות חום מותאמות. המערכת היא דינמית, ופירוש הדבר הוא שמפעיל הטנק יוכל להתאים את חתימת החום של כלי הרכב לסביבה שלו כשהוא נייח, אבל לקחת על עצמו את חתימת החום של חפץ מתוכנת מראש, כמו מכונית או פרה, כשהוא נע. כאשר יש דאגה מאש ידידותית, יוכלו המפעילים גם להגביר בצורה מוגזמת את חתימת החום של הטנק כדי למנוע בלבול. BAE כבר התחילה לבחון את הדור הבא של התאים שלה, אשר יכללו ציפוי מחומר סודי, שיכול לשנות צבע ובהירות.

פליטה שמתקררת במהירות
פליטות מנוע עלולות להיות חמות מדיי בשביל שה-Adaptiv יוכל להסתיר אותן באופן מלא. אבל שימוש  בטכניקות ממבני מטוסי חמקן תוכל לשלב פתחי אוורור רחבים ושטוחים שמייצרים רצועות של פליטה, אשר מערבות את האוויר החם במהירות עם אוויר קריר. פתחי האוויר גם ימוקמו קרוב לקרקע, כך שהפליטות יוסתרו על ידי חתימת החום של הצמחייה הסביבתית.

מנועים שקטים יותר
הצבא האמריקני בוחן מנועים היברידיים בכלי רכב ללחימה. בטנקים אפשר יהיה להפעיל מנוע חשמלי שקט במשימות קרב חשאיות.

רובוטים נסתרים

משימות מעקב מאוישות הן חיוניות לאיסוף מודיעין בשדה הקרב. אבל שליחת חיילים אל תוך אזורים רגישים עלולה להיות פעמים רבות מסוכנת מדי. כעת, מדענים מפתחים רובוטים שיוכלו לבצע את העבודה.
באביב האחרון, חשפה המעבדה לטכנולוגיות מתקדמות בלוקהיד מרטין אב-טיפוס שמשתמש בחיישנים כדי למדל את הסביבה שלו, לזהות איומים פוטנציאליים, לחשב קווי ראייה ולאתר מקומות מסתור טובים. הדור הבא של רובוטי מעקב ישלב כנראה חיישנים הדומים לאלה שעל אב-הטיפוס עם אינטליגנציה מלאכותית מוגברת וגוף חמקן. מכשיר אחד שכזה עשוי להיות רובוט הנחש, שפותח על ידי מעבדת הביורובוטיקה והביומכניקה בטכניון בחיפה. הרובוט יוכל להסתנן אל תוך צינורות ביוב, לזחול מתחת ללוחות רצפה, להתלפף או להתיישר לעמידה כדי לראות טוב יותר. הוא יוכל אפילו להשיל את אחד המקטעים שלו, ולהפיל מכשירי האזנה לצורך האזנה, או ראשי נפץ עבור משימות התנקשות.

תנועה טבעית
רובוט הנחש שאורכו 1.8 מ' מורכב ממקטעי פולימר המחוברים על ידי מפרקים גמישים ומונע על ידי מנועים חשמליים. בקרת התנועה תלויה בתכנה שקובעת מהי התנועה היעילה ביותר לכל מצב – התפתלות, גלגול, או תנועת בורג. תנועה צדית היא המהירה ביותר, אבל היא דורשת מצע עם חיכוך טוב; התקדמות קדימה בתנועה גלית של הגוף אטית יותר, אבל נעשית במרווחים צרים; גלגול עשוי להיות הקל ביותר על פני משטח שטוח. רובוט הנחש יכול גם להתיישר כדי לטפס במדרגות ועל חפצים אנכיים שונים.

מיפוי תלת-ממד
מצלמות הלייזר-רדאר של הרובוט סורקות את הסביבה ב-360 מעלות, ומייצרות "ענן" של נקודות ציון. תכנה מחברת את הנקודות, והופכת אותן למודל בתלת-ממד של הסביבה. על פי המודל הרובוט יכול לקבוע את קו הראייה של גורם עוין, לאמוד ולנווט נקודות מסתור, ולהימנע מאזורים חשופים בצורה מסוכנת.

חיישנים חכמים יותר
מערך של ארבעה מיקרופונים כיווניים מאפשר לרובוט לזהות בני אדם מתקרבים. על ידי השוואת הזמן שקול מגיע לכל מיקרופון, הרובוט יכול לחשב את מיקומו של גורם עוין, את כיוון ומהירות התקדמותו, ולהשתמש בנתונים האלה כדי לקבוע אם הוא צריך להסתתר.

טכניקות ההסוואה עוברות מהפך

בדי הסוואה פועלים על ידי בלבול המוח. דוגמאות לא עקביות מסתירות את קווי המתאר של גוף, והופכות את האובייקטים לפחות בולטים. אבל לבדי ההסוואה יש חיסרון: אין דוגמה שמתאימה לכל הסביבות. Special Operations Apps, חברת תכנה בווילמינגטון, צפון קרוליינה, פיתחה תהליך לייצור בגדי הסוואה לאתרים ספציפיים. התכנה משלבת צילומים של אתר נתון, המצולמים על ידי לוויינים, מל"טים או צוותי איסוף מודיעין, עם דוגמאות של צורות שנלקחו משטל המטרה, שניתן להדפיס ישירות על בגד. כיוון שהדוגמה מורכבת מתמונות שצולמו במרחקי מיקוד שונים, היא גם מפריעה לתפיסת העומק, ומקשה עוד יותר על המוח לעבד משטחי הסוואה לאובייקט אחד. בשלב זה, השימוש בהסוואה לאתר ספציפי יהיה מוגבל לשימושן של יחידות מבצעים מיוחדות.
וייתכן שגם זה יהיה לזמן קצר, שכן לאחרונה הגישה חברת Special Operations Apps בקשה לרישום פטנט על בד "אדפטיבי" שמכיל מצע ויניל, תצוגת תמונה גמישה שתוכל להתעדכן בהתאם לסביבה נתונה, ופאנלים תרמואלקטריים שיוכלו להתאים את חתימת החום של חייל.

עוד על חידושים בגליון מרץ של מדע פופולרי – למבצע היכרות מיוחד לגולשי HWzone.co.il