Что такое оптоволоконные дроны: особенности и применение

Беспилотник FPV, управляемый с помощью волоконной оптики (Фото: Drop of Light / Shutterstock)

Содержание:

• Что такое оптоволоконные дроны?
• Противостояние FPV и РЭБ
• Технологические особенности
• Перспективы и будущее оптоволоконных дронов
• Вопрос — ответ

Что такое оптоволоконные дроны?

Оптоволоконный дрон — это беспилотный летательный аппарат (БПЛА), которым управляют через тонкий оптоволоконный кабель, а не по радиоканалам. Оптоволокно используют, чтобы преодолеть уязвимость дронов на радиоуправлении, которое может быть подавлено средствами радиоэлектронной борьбы (РЭБ).

Основная идея работы FPV-дрона (англ. First Person View — с управлением от первого лица) на оптоволокне заключается в передаче данных и команд по кабелю с помощью световых сигналов. В отличие от радиосигналов оптоволокно не излучает электромагнитных волн, что делает дрон и его оператора невидимыми для систем пеленгации. Такие БПЛА решают задачи в условиях, где радиосвязь ненадежна.

Дроны на оптоволокне, устойчивые к помехам, применяют в том числе в зоне военной операции на Украине для поражения целей и сбора данных.

Принцип работы оптоволоконных дронов

Функционирование таких дронов основано на передаче данных через оптоволоконный кабель, который соединяет дрон с наземной станцией оператора. Их постоянную связь поддерживает кабель, который разматывается с катушки. Современные катушки оснащены моторизованными механизмами.

Волоконно-оптический контейнер FPV-дрона

(Фото: Drop of Light / Shutterstock)

Видеосигнал с камеры дрона передается в высоком разрешении, а команды управления доходят без помех. Питание обеспечивает аккумулятор. Оператор, находящийся на безопасном расстоянии, управляет дроном через наземную станцию.

Преимущества и недостатки

Дроны на оптоволокне обладают следующими характеристиками.

Преимущества:

• устойчивость к РЭБ: радиосигналов нет, их нельзя заглушить;

• высокое качество видео: передача без помех даже в сложных условиях;

• скрытность: дрон не излучает сигналы, что затрудняет его обнаружение;

• безопасность данных: сигнал сложно перехватить или взломать.

Недостатки:

• дальность полета дрона на оптоволокне ограничена длиной кабеля (достигает 20 км);

• уязвимость кабеля: он может порваться, зацепившись за препятствия;

• ограниченная маневренность: кабель снижает свободу движений;

• дополнительная масса: катушка уменьшает полезную нагрузку и повышает требования к заряду аккумулятора или мощности двигателя.

Эти особенности делают оптоволоконные дроны подходящими для задач, где важна надежность связи, но ограничивают универсальность беспилотников по сравнению с традиционными БПЛА.

Партия беспилотных летательных аппаратов с оптоволоконным управлением

(Фото: Drop of Light / Shutterstock)

Противостояние FPV и РЭБ

Традиционными FPV-дронами управляют в режиме реального времени через видеосигнал, передаваемый по радиоканалу. Такие беспилотники применяют в современных военных конфликтах для разведки, корректировки огня и нанесения ударов. Однако зависимость от радиосвязи делает эти БПЛА уязвимыми для средств РЭБ, которые также используют в современных конфликтах, в том числе на Украине (с 2024-го).

РЭБ: как работают системы радиоэлектронной борьбы

База знаний

Средства РЭБ могут глушить сигналы, перехватывать управление или пеленговать оператора, что снижает эффективность традиционных FPV-дронов.

Как оптоволоконные дроны противостоят РЭБ

Отсутствие радиоканала делает дрон на оптоволокне невосприимчивым к глушению, пеленгации или перехвату сигнала. Оптоволоконный кабель передает данные через световые импульсы, которые не подвержены электромагнитным помехам. Это позволяет дрону сохранять стабильную связь даже вблизи мощных систем РЭБ.

Военнослужащий во время занятий по применению систем радиоэлектронной борьбы (РЭБ) на общевойсковом полигоне

(Фото: Петр Ковалев / ТАСС)

Сравнение с традиционными FPV-дронами

Ключевые отличия БПЛА на оптоволокне от традиционного FPV-дрона выглядят следующим образом.

Оптоволоконные дроны выигрывают в зонах с применением средств РЭБ, тогда как FPV-дроны предпочтительны для задач, требующих маневренности и большей дальности.

Военнослужащий ВС РФ учится управлять FPV (First Person View) дроном в школе аэроразведки «Ахмат»

(Фото: Станислав Красильников / «РИА Новости»)

Технологические особенности

Конструкция оптоволоконных дронов включает несколько ключевых элементов.

• Катушка с кабелем. Это легкая катушка, закрепленная на дроне, на которую намотан тонкий оптоволоконный кабель длиной до нескольких десятков километров. Она разматывается автоматически во время полета.

• Оптоволоконный кабель. Он передает световые сигналы, обеспечивая управление, видеосигнал и телеметрию без задержек.

• Наземная станция. Оператор использует пульт для отправки команд и получения видео в реальном времени.

• Конвертеры сигналов. Преобразуют команды и данные между дроном и станцией.

Управление по оптоволокну исключает задержки, характерные для радиосигналов, и обеспечивает стабильность даже при сильных помехах. Однако дополнительная масса катушки снижает грузоподъемность, что требует оптимизации конструкции.

Фото: Chris McGrath / Getty Images

Перспективы и будущее оптоволоконных дронов

Перспективы дронов на оптоволокне связаны с востребованностью в военных и гражданских секторах. В военных условиях такие дроны сложнее выявить системами РЭБ. В гражданских сферах они могут пригодиться в инспекции трубопроводов, линий электропередачи, а также при мониторинге объектов в зонах с электромагнитными помехами.

В то же время специалисты уже сейчас разрабатывают средства противодействия оптоволоконным дронам. Речь идет как о новых детекторах беспилотников, так и о развитии оптических средств подавления — специализированных источников излучения или лазеров, способных создавать помехи для камер БПЛА и повреждать их оборудование.

Основными разработчиками российских дронов на оптоволокне являются военные научно-исследовательские институты (НИИ) и компании. Так, в зоне военной операции на Украине применяют оптоволоконный дрон-камикадзе «Князь Вандал Новгородский» новгородского Научно-производственного центра (НПЦ) «Ушкуйник» и «Гортензия» одноименного конструкторского бюро. Другой пример — БПЛА «Струна» петербургского научно-производственного предприятия «Адвент-Аэро».

В ответ на разработку и использование таких машин российскими войсками аналогичные изделия (модель HCX) разработала немецкая компания — производитель дронов HIGHCAT, с августа 2024-го они поставляются Украине и тестируются украинскими военными. Их дальность — 20 км, полезная нагрузка — до 4 кг. Кроме того, в конце 2024-го на Украине появились оптоволоконные дроны собственной разработки — «Хижак» RebOFF производства компании 3DTech дальностью 10 км, тяжелые ударные дроны производства E-Banshee и др.

Эксперты по-разному оценивают перспективы применения оптоволоконных дронов. В частности, глава НПЦ «Ушкуйник» Алексей Чадаев заявил, что преимущества оптоволоконной линии могут привести к распространению технологии и на наземные роботизированные аппараты «для беспилотной прифронтовой логистики».

По словам коммерческого директора «Лаборатории будущего» и эксперта рынка НТИ «Аэронет» Павла Камнева, оптоволоконные БПЛА «даже более уязвимы в сравнении с беспроводными «собратьями» в плане физического поражения», так как «достаточно оборвать волокно». Аналитик — исследователь Королевского института объединенных служб в Великобритании Ной Сильвия предположила, что оптоволоконные дроны кардинально не изменят способы ведения войны и будут использоваться «в качестве дополнения» к уже имеющимся БПЛА.

Массовое применение технологии зависит от удешевления производства и повышения маневренности. Среди перспективных направлений развития технологии — разработка прочных кабелей, легких и компактных катушек, а также интеграция с искусственным интеллектом.

Оптоволокно от беспилотных летательных аппаратов

(Фото: Ирина Рыбакова / gресс-служба 93-й отдельной механизированной бригады Вооруженных сил Украины «Холодный Яр» / Reuters)

Вопрос — ответ

Зачем нужен кабель у дрона?

Кабель обеспечивает передачу данных и команд управления через световые сигналы, исключая радиосвязь. Это делает дрон устойчивым к РЭБ и повышает его скрытность.

В чем разница между традиционным FPV-дроном и оптоволоконным?

Традиционные FPV-дроны используют радиосигналы, что делает их уязвимыми для глушения. Оптоволоконными дронами управляют через кабель, что обеспечивает их устойчивость к РЭБ, но ограничивает дальность и маневренность.

Какая максимальная длина кабеля у оптоволоконного дрона?

Длина нити, в зависимости от конкретной модели, может достигать 20 км, но из-за массы чаще используются катушки на 5–10 км.

Можно ли использовать такие дроны в гражданских целях?

Да, они подходят для инспекции инфраструктуры, мониторинга объектов и задач в зонах с помехами, например вблизи линий электропередачи.

Какие риски у такой технологии?

Основные риски: обрыв кабеля, ограниченная маневренность и дополнительная масса катушки, уменьшающая полезную нагрузку (например, переносимого вооружения).

Насколько дорогие оптоволоконные дроны?

Точные цены зависят от модели, но в среднем они дороже обычных FPV-дронов из-за усложненной конструкции и дополнительных компонентов (катушки и кабеля).