Управление перспективных исследований Министерства обороны США (DARPA) объявило тендер на создание новой системы GPS-независимой инерциальной системы навигации, которая позволила бы применять высокоточное оружие против стран, имеющих мощные средства радиоэлектронной и противоспутниковой борьбы.

Сегодня практически всё высокоточное американское оружие полагается на GPS. Не на ту неумёху в вашем навигаторе, который показывает, что вы движетесь то ли здесь, то ли по соседней дороге в 30 метрах, а на нормальный военный вариант с неиллюзорной точностью до 1 м. Конечно, сигнал этот слаб и по определению не может быть сильным. В ряде регионов, особенно горных, он не работает. Более того, есть страны с собственными специалистами по РЭБ, в войне против которых надеяться на устойчивую работу GPS не приходится (тот же Иран).

А вот КНР, как известно, располагает даже средствами, позволяющим уничтожать навигационные спутники вероятного противника.

Рис. 1. Микроэлектромеханические системы инерциальной навигации на базе кремниевой электроники давно разрабатываются в MicroSystems Laboratory Калифорнийского университета в Ирвайне. Но сейчас военным требуется нечто более эффективное. (Фото UC Irvine).

Чтобы действовать в такой обстановке, отдельные системы высокоточного оружия наделены встроенными гиростабилизаторами, обеспечивающими вычисление положения ракеты, стабилизацию её полёта и пр. Собственно говоря, первые подобные приборы устанавливались на торпедах ещё в XIX веке. Одна беда: они дороги, велики, тяжелы и не всегда надёжны. Их просто нельзя использовать в ряде тактических систем, которые должны быть лёгкими и высокомобильными.

Недавно DARPA объявило о проведении тендера на создание образцов систем инерциальной навигации, основывающихся на едином базисном комбинированном микромодуле. Ведутся они в рамках одного из этапов по программе Positioning, Navigation and Timing (micro-PNT). Особый интерес проявляется к Chip-Scale Combinatorial Atomic Navigator (C-SCAN) — системе, сочетающей инерциальные сенсоры с разными принципами работы, которые дополняли бы информацию друг друга и обеспечивали точные и верифицируемые данные о местоположении устройства.

Основные цели подпрограммы C-SCAN — в исследовании возможностей миниатюризации и производства наномасштабных систем инерциальной навигации и развития алгоритмов и архитектуры, позволяющих плавно сопрягать в одном приборе данные от инерциальных микроустройств, которые работают на разных принципах.

Микросистема инерциальной навигации, которую DARPA желает получить на выходе, не должна превышать 20 см³ и потреблять более 1 Вт. При этом производительность C-SCAN должна быть «превосходящей всё доступное в настоящее время».

Допустимый предел ошибки при определении ускорения объекта — 10^-6g, а при определении угловых скоростей — 10^-4 градуса в час. Достижение системой полной функциональности с момента холодного старта — не более 10 секунд.

Что за принципы могут лежать в основе таких систем, не секрет: в рамках программы Micro-PNT в США давно разрабатываются гироскопы на базе микроядерного магнитного резонанса (micro-nuclear magnetic resonance), использующие вращение атомного ядра в магнитном поле.

«Такой гироскоп не имеет движущихся частей и нечувствителен к колебаниям ускорения и вибрациям», — поясняет руководитель этой программы Андрей Шкель. При этом он на два порядка меньше и не столь требователен к энергопотреблению, как существующие аналоги. По мнению специалиста, другие варианты решения этой амбициозной задачи, такие как микроэлектромеханические системы на базе кремниевой электроники, гораздо более чувствительны к вибрациям, что не позволит им удовлетворить требования DARPA. Не исключено, однако, их использование как вспомогательных, дублирующих систем по отношению к гироскопам на базе микроядерного магнитного резонанса.

Поле применения таких инерциальных микросистем навигации может быть чрезвычайно обширным — от обеспечения навигации спешенных групп солдат на поле боя до реализации GPS-нейтральной ориентации БПЛА и микро-БПЛА, подводных военных дронов и управляемых ракет. Массогабаритные ограничения, указанные для тендера, столь строги, что теоретически позволяют внедрение даже в системы, ранее не относившиеся к высокоточным.

Полномасштабная реализация программ такого рода приведёт к закреплению превосходства вооружённых сил США в области высокоточного оружия на десятилетия вперёд. Если, конечно, остальные развитые страны продолжат смотреть на происходящее с позиции пассивного наблюдателя и не попытаются включиться в эту гонку.