Nell’era della tecnologia avanzata, i droni militari sono diventati parte integrante delle strategie di difesa in tutto il mondo. Questi sistemi senza pilota fanno molto affidamento su vari sensori per navigare, raccogliere informazioni ed eseguire missioni con precisione. Comprendere i tipi di sensori utilizzati nei droni militari può fornire informazioni sulle loro capacità e sui progressi tecnologici nelle operazioni militari.
I sensori elettro-ottici a infrarossi (EO/IR) vengono utilizzati per la sorveglianza diurna e notturna. Possono catturare immagini e video ad alta risoluzione negli spettri sia visibile e sia infrarossi, rendendoli utili per identificare obiettivi e condurre sorveglianza in varie condizioni di illuminazione.
Considerando che il radar ad apertura sintetica (SAR) è una forma di radar utilizzata per creare immagini bidimensionali o ricostruzioni tridimensionali di oggetti, come i paesaggi, il SAR può penetrare attraverso le nuvole, fornendo immagini in qualsiasi condizione meteorologica e anche di notte.
I sensori Signal Intelligence (SIGINT) sono progettati per intercettare segnali elettronici. Ciò include le comunicazioni tra persone (COMINT) e i segnali elettronici provenienti da radar e altri sistemi (ELINT). Questi sensori sono cruciali per la raccolta di informazioni e la guerra elettronica.
Sistemi di guerra elettronica, come vengono utilizzati
I sistemi di guerra elettronica (EW) vengono utilizzati per interrompere i radar, le comunicazioni e altri sistemi elettronici nemici. Possono anche proteggere il drone dall’essere rilevato o preso di mira dalle difese nemiche.
Il Lidar (Light Detection and Ranging) utilizza la luce laser pulsata per misurare le distanze. Viene utilizzato nei droni per la mappatura topografica, la misurazione della vegetazione e la creazione di mappe del terreno ad alta risoluzione. I sensori di imaging iperspettrale catturano un ampio spettro di luce, consentendo l’analisi di vari materiali e oggetti in base alle loro figure spettrali. Questo può essere utilizzato per identificare minerali, tipi di vegetazione e altri materiali.
I sensori chimici, biologici, radiologici e nucleari (CBRN) rilevano e identificano sostanze pericolose. Questi sensori sono vitali per valutare e rispondere a potenziali minacce CBRN.
I droni militari dotati di questi sensori hanno rivoluzionato la raccolta di informazioni e la consapevolezza sul campo di battaglia. I dati raccolti da questi sensori vengono spesso analizzati utilizzando algoritmi avanzati e intelligenza artificiale per fornire informazioni utili. Ad esempio, le immagini SAR possono essere elaborate per rilevare i cambiamenti nel paesaggio, che potrebbero indicare attività nemica, mentre i sensori SIGINT possono essere utilizzato per comprendere i modelli di comunicazione nemici.
Il caso: i droni della Quantum Systems
Per mesi, i veicoli aerei forniti da Quantum Systems, un’azienda tecnologica tedesca, hanno funzionato senza problemi per l’esercito ucraino, volteggiando in aria per individuare carri armati e truppe nemiche nella guerra del paese contro la Russia. Poi, alla fine dell’anno scorso, le macchine hanno iniziato improvvisamente a cadere dal cielo mentre tornavano dalle missioni.
“Era un mistero”, ha detto Sven Kruck, un dirigente di Quantum che ha ricevuto una pesante lettera dal Ministero della Difesa ucraino, “che chiedeva una soluzione”.
Gli ingegneri di Quantum si sono presto concentrati sulla questione: i russi stavano bloccando i segnali wireless che collegano i droni ai satelliti, su cui facevano affidamento per la navigazione, facendo perdere la rotta e facendo precipitare le macchine sulla terra. Per adattarsi, Quantum ha sviluppato un software basato sull’intelligenza artificiale per agire come una sorta di pilota secondario e ha aggiunto un’opzione manuale in modo che i droni potessero essere fatti atterrare con un controller Xbox. L’azienda ha inoltre costruito un centro servizi per monitorare gli attacchi elettronici della Russia.
“Tutto quello che potevamo fare era ottenere informazioni dagli operatori, cercare di scoprire cosa non funzionasse, testare e riprovare”, ha detto Kruck.
La guerra invisibile delle onde elettromagnetiche
In Ucraina infuria una battaglia nel regno invisibile delle onde elettromagnetiche, con segnali radio utilizzati per sopraffare i collegamenti di comunicazione tra droni e truppe, localizzare obiettivi e ingannare le armi guidate. Conosciuta come guerra elettronica, questa tattica si è trasformata in un gioco di ruolo tra Russia e Ucraina, determinando silenziosamente oscillazioni di parte nel conflitto, che dura già da 22 mesi e costringendo gli ingegneri ad adattarsi.
“La guerra elettronica ha avuto un impatto pesante sui combattimenti in Ucraina tanto quanto il tempo di logorazione e il terreno”, ha affermato Bryan Clark, membro senior dell’Hudson Institute, un think tank di Washington, aggiungendo che ogni operazione nel conflitto ora deve tenere conto delle mosse del nemico nello spettro elettromagnetico.
La guerra in Ucraina è il primo conflitto recente tra due eserciti grandi e relativamente avanzati a dispiegare ampiamente le capacità di guerra elettronica e a evolvere le tecniche in tempo reale. Una volta appannaggio di esperti addestrati, le tecnologie si sono diffuse tra le truppe di fanteria in prima linea. I piloti di droni ucraini hanno affermato di aver costantemente perfezionato i loro metodi per fronteggiare gli attacchi invisibili.
Le tattiche sono diventate così critiche che la guerra elettronica ha ricevuto una sezione dedicata in un recente saggio del generale Valery Zaluzhny, il massimo comandante militare dell’Ucraina, che ha scritto: “L’uso diffuso della tecnologia dell’informazione negli affari militari” sarebbe la chiave per rompere quella, che è diventata una situazione di stallo nel conflitto con la Russia.
Le operazioni tecniche hanno trasformato la guerra in un laboratorio per procura che Stati Uniti, Europa e Cina hanno seguito da vicino per individuare ciò, che potrebbe influenzare un futuro conflitto, dicono gli esperti.
Il generale Charles Q. Brown Jr., presidente dei capi di stato maggiore congiunti, ha sollevato quest’anno il tema della guerra elettronica in un discorso preparato per un’udienza al Congresso. I paesi della NATO hanno ampliato i programmi per l’acquisto e lo sviluppo di armi elettroniche, ha affermato Thomas Withington, un esperto di guerra elettronica presso il Royal United Services Institute, un think tank britannico sulla sicurezza.
“La guerra in Ucraina è stata la droga che ha migliorato le prestazioni del pensiero elettromagnetico della NATO”, ha affermato Thomas Withington “È stato l’elemento che fa concentrare le menti.”
La Russia e la guerra elettronica
Mentre i carri armati russi avanzavano verso Kiev nel febbraio del 2022, l’esercito russo inizialmente manteneva la sua reputazione di uno dei migliori al mondo nella guerra elettronica. Ha utilizzato potenti jammer e missili esca per inondare le difese aeree ucraine, lasciando l’Ucraina dipendente dagli aerei per combattere gli aerei russi.
Le armi elettroniche a prima vista non sembrano pericolose. Si tratta in genere di antenne paraboliche o antenne che possono essere montate su camion o installate nei campi o sugli edifici. Ma emettono onde elettromagnetiche per tracciare, ingannare e bloccare sensori e collegamenti di comunicazione che guidano le armi di precisione e consentono le comunicazioni radio. Quasi ogni tecnologia di comunicazione si basa su segnali elettromagnetici, che si tratti dei soldati con le radio, droni che si collegano ai piloti a terra o missili collegati ai satelliti.
Uno strumento semplice ma efficace è un jammer, che interrompe le comunicazioni inviando segnali potenti alle stesse frequenze utilizzate dai walkie-talkie o dai droni, per causare così tanti disturbi che è impossibile trasmettere un segnale. Fare jam è come suonare heavy metal nel bel mezzo di una lezione universitaria…
“I russi sono stati più agili nel rispondere di quanto ci saremmo aspettati dal loro comportamento sul terreno”, ha affermato James A. Lewis, un ex funzionario americano, che scrive di tecnologia e sicurezza per il Centro per gli studi strategici e internazionali di Washington. “Ciò dovrebbe essere preoccupante per la NATO”. Il Cremlino non ha commentato.
Mentre l’Ucraina offre uno sguardo su come potrebbero essere combattute le future battaglie elettroniche, gli aspiranti combattenti di quelle battaglie ne hanno preso atto. Gli Stati Uniti e l’Europa hanno prestato molta attenzione a come queste armi si sono comportate contro i sistemi russi, e alcuni temono che non stiano rispondendo abbastanza velocemente. Gli esperti cinesi hanno anche raccontato in modo esaustivo quali attacchi elettronici russi sono stati più efficaci contro i sistemi NATO e a loro volta dove la Russia ha fallito.
La tecnologia dei droni: rischi per la sicurezza del trasferimento dei dati strategici e dei sistemi radar di rilevamento
La guerra elettronica è una caratteristica delle guerre da più di 100 anni. Durante la seconda guerra mondiale, gli inglesi imitarono i segnali radio tedeschi per ingannare i sistemi di puntamento utilizzati dai bombardieri, cosa che Winston Churchill rese popolare come la “battaglia dei raggi”. Durante la Guerra Fredda, l’Unione Sovietica investì molto nelle armi elettroniche per ottenere un vantaggio asimmetrico contro i missili e gli aerei degli Stati Uniti. [Rif.2]
Ad esempio, per il drone da ricognizione ad ala fissa Vector di Quantum Systems, i piloti remoti comunicano con il drone utilizzando segnali radio. Per comunicare i dati avendo la garanzia di essere al sicuro, gli apparati elettronici devono essere con tecnologia Tempest, ossia deve essere preservata la figura elettromagnetica dell’apparato.
Un’altra tecnologia utilizzata negli anni ’50 è il segnale Troposcatter, che è difficilissimo da intercettare e quasi impossibile da disturbare. Il troposcatter è un ingegnoso e in un certo senso folle sistema di comunicazioni radio a media distanza, che arriva fino ad alcune centinaia di chilometri a tratta.
Il prefisso tropo fa riferimento alla troposfera, scatter vuol dire dispersione, ma in questo caso il poco scientifico “sparpagliamento” rende meglio l’idea. Con un sistema troposcatter si trasmette un segnale radio in UHF o microonde con una potenza elevata, da 1000 a 50mila watt.
Le grandi antenne a parabola concentrano il segnale amplificandolo: poche migliaia di watt concentrati da una parabola del diametro di venti metri possono diventare un fascio da centinaia di migliaia di watt (dipende anche dalla frequenza usata). Il segnale raggiunge la troposfera (lo strato più basso dell’atmosfera a una quindicina di chilometri di altitudine). Lì, parte del segnale viene riflesso dall’umidità presente nella parte superiore della troposfera e torna a terra sparpagliato in tutte le direzioni. La grande parabola ricevente raccoglie frammenti di questo segnale riflesso e lo passa a ricevitori sensibilissimi, i quali lo amplificano abbastanza da renderlo utilizzabile.
Negli anni Settanta una tipica rete troposcatter veicolava anche più di duemila canali telefonici, oltre a canali telegrafici e di comunicazione dati, nata come rete militare poi il sistema è stato utilizzato anche in ambito civile, attualmente non sono utilizzate commercialmente.
Negli ultimi decenni, l’uso dell’attacco e della difesa elettronica è stato più sbilanciato. Nella guerra in Iraq degli anni 2000, gli Stati Uniti hanno utilizzato gadget chiamati jammer per creare così tanto rumore radio, che gli ordigni esplosivi improvvisati non potevano comunicare con i loro detonatori remoti. Più recentemente, Israele ha confuso i segnali GPS nel suo spazio aereo con sistemi di guerra elettronica per confondere potenziali attacchi di droni o missili.
Quando un drone ucraino ha distrutto un camion russo nella zona di Kupiansk, nell’ottobre 2023, è perché il veicolo mimetizzato, dotato di un’antenna estesa, faceva parte di un sistema di attacco elettronico, che bloccava e manipolava le reti di telefonia cellulare.
Spoofing, l’arma che sa fingere
Un’altra arma fondamentale è lo spoofing che invia un segnale che finge di essere qualcosa che non è, come un collegamento satellitare. Il segnale falso può convincere un drone o un missile che è fuori rotta fornendogli false coordinate. In altri casi, gli spoofer imitano i segnali emessi da missili o aerei per ingannare i sistemi di difesa aerea e farli rilevare attacchi, che non stanno avvenendo.
Altri strumenti ascoltano i raggi di radiazioni e cercano di localizzarne l’origine. Questi dispositivi vengono spesso utilizzati per trovare e attaccare i piloti di droni.
Armi sempre più piccole e mobili
Dopo i primi successi nell’utilizzo di questi strumenti, l’esercito russo ha fatto dei passi falsi, dicono gli analisti. Ma con il protrarsi della guerra, la Russia ha innovato producendo armi elettroniche più piccole e mobili, come armi anti-drone e minuscoli jammer, che formano una bolla di onde radio attorno alle trincee.
Per combattere il secolare livello di tecnologia sovietica della Russia nell’attacco e nella difesa elettronica, l’Ucraina ha utilizzato un approccio start-up legato alla Silicon Valley. L’idea è quella di aiutare i lavoratori tecnologici del paese a realizzare rapidamente prodotti per la guerra elettronica, testarli e poi inviarli sul campo di battaglia. [RIf.5]
Nell’estate 2023, il governo ucraino ha ospitato un hackathon per le aziende per lavorare su come bloccare i droni iraniani Shahed, che sono veicoli aerei senza pilota a lungo raggio che sono stati utilizzati per colpire le città all’interno del paese, ha affermato Mykhailo Fedorov, ministro del digitale ucraino.
Nei poligoni di prova intorno Kiev, i produttori di droni mettono alla prova i loro velivoli contro armi di attacco elettroniche. In un campo nell’Ucraina centrale in agosto, Yurii Momot, 53 anni, ex comandante delle forze speciali dell’Unione Sovietica e fondatore dell’azienda di guerra elettronica Piranha, ha mostrato un nuovo cannone anti-drone costruito per il conflitto.
Le armi hanno avuto un comportamento altalenante durante la guerra, ma la versione di Momot ha funzionato: puntata verso un DJI Mavic, un comune drone da ricognizione economico, e premuto il grilletto, il drone è rimasto immobile. Il suo sistema di navigazione era stato inondato da una raffica di segnali radio provenienti dalla pistola.
“L’intero sistema è più strutturato in Russia”, ha detto Momot del programma di guerra elettronica russo, che conosce dai tempi in cui collaborava con l’esercito sovietico. “Stiamo recuperando terreno, ma ci vorrà del tempo.” Altre aziende ucraine, come Kvertus e Himera, stanno costruendo minuscoli jammer o walkie-talkie da cento dollari in grado di resistere alle interferenze russe.
Reference
- Rilevamento radar dei droni: tutto quello che c’è da sapere (ampproject.org)
- https://svppbellum.blogspot.com/2020/11/esercito-italiano-forza-nec-e-sistema.html
- Brendan Hoffman – The New York Times
- Ella Maru Studio and Yoon Seok Kim/Jia Liu, Deisseroth/Bao laboratories, Stanford University
- https://www.esercito.difesa.it/comunicazione/Pagine/Sperimentazione_rieti.aspx
- Machine ethics, l’AI nel bene e nel male – AI4Business
