Jaa

Lukuaika: 8 minuuttia
Ranskalais-saksalaisen FCAS-hankkeen malleja miehittämättömiksi sisaraluksiksi esiteltiin Pariisin ilmailunäyttelyssä vuonna 2019. Kuva: Wikimedia Commons / Tiraden (CC BY-SA 4.0)

Miehittämättömät ilma-alukset liittyvät nopealla tahdilla ilmataisteluun miehitettyjen hävittäjien rinnalle. Niitä on käytetty jo pari vuosikymmentä tiedusteluun, valvontaan ja maataisteluun. Teknologian asettamat rajoitteet ovat kuitenkin toistaiseksi säilyttäneet ilmataistelun ihmisten operoimien hävittäjien ja ilmatorjunnan välisenä toimintana.

Miehittämättömistä ilma-aluksista on kirjoitettu aiemminkin Ulkopolitistissa esimerkiksi sodankäynnin yleisen luonteen muuttumisen ja Vuoristo-Karabahissa vuonna 2020 käydyn sodan näkökulmista. Tekninen kehitys tuo mukanaan suuria muutoksia myös ilmataistelun taktisiin elementteihin. Ainakin aluksi uudet laitteet kasvattavat myös hävittäjäohjaajan kuormitusta, koska nykyisten hävittäjien lentäminen vaatii jo itsessään erinomaista huomiokykyä. Tulevaisuudessa autonomiasta toivotaan ratkaisua inhimillisiin rajoitteisiin.

Vaikka laitteet ovat kehittyneet tarkemmiksi ja kauaskantoisemmiksi, ilmataistelu on edelleen pohjimmiltaan hävittäjien ja ilmatorjunnan välistä kamppailua siitä, kuka havaitsee toisen ensimmäisenä, kätkee itsensä pidempään, ehtii ampua ensimmäisenä paremmin maaliin hakeutuvan ohjuksen ja onnistuu väistämään vastustajan ammunnat kinemaattisilla ja elektronisilla keinoilla. 

Samalla kuitenkin käsiteltävän informaation määrä on moninkertaistunut. Lukuun ottamatta viidennen sukupolven hävittäjiä, kuten amerikkalaisia F-35 ja F-22-hävittäjiä, sekä aivan uusimpia versioita edellisen sukupolven hävittäjistä (esimerkiksi muut HX-kandidaatit ja venäläinen Su-35S), ohjaaja joutuu keräämään tietonsa useilta eri näytöiltä ja operoimaan esimerkiksi tutkan etsintäaluetta samalla, kun yrittää selviytyä vihollisen ohjuksilta ja lentää konetta turvallisesti. Sensorien ja ohjusten suorituskyvyn sijaan monimutkaisissa tilanteissa lopputuloksen ratkaisee ihmisen kyky hahmottaa tilanne ja priorisoida toimenpiteet. Hieman laadullisesti ja määrällisesti alivoimaisellakin kalustolla on näin ollen mahdollisuus voittaa, mikäli taktiikkana on luoda vastustajalle kognitiivisesti mahdollisimman haastava ympäristö.

Inhimillistä rajoitetta on mahdollista vähentää useilla keinoilla. Jo ensimmäisillä ohjuksilla pyrittiin kasvattamaan tehokas ampumaetäisyys niin pitkäksi, että hävittäjän ei tarvitsisi toimia vihollisen ohjusten kantaman alla, jolloin stressitaso pysyy alhaisempana ja aikaa reagoida tapahtumiin on enemmän. Ongelmaksi on kuitenkin muodostunut aseen ja vasta-aseen välinen ilmiö, eli paremman ohjuksen tuoma suoja on jäänyt lyhytaikaiseksi ja kehittyvät häirintäominaisuudet ovat aina lyhentäneet vähitellen tehokasta ampumaetäisyyttä.

Tietokoneet tulevat avuksi

Tehokkaammaksi on osoittautunut kasvaneen laskentatehon hyödyntäminen. Niin sanottu sensorifuusio tarkoittaa sitä, että ohjaaja asettaa hävittäjän näytöllä alueen, jolta erityisesti haluaa tietoa, jonka jälkeen tehtävätietokone käyttää automaattisesti kaikkia sensoreita ja muodostaa niillä saadun datan perusteella tarvittavan tilannekuvan sen sijaan, että ohjaaja operoisi jokaista sensoria erikseen. Yksittäisen hävittäjän sensorien sijaan käytössä on kaikkien lähialueella lentävien omien hävittäjien ja johtokeskuksien tuottama data, joka yhdistellään automaattisesti tilannekuvaksi. Lisäksi ohjelmisto osaa tehdä algoritmien pohjalta ehdotuksia, kuten aloitetaanko elektroninen häirintä havaittua vihollisen ilmatorjunnan maalinosoitustutkaa vastaan. 

Seuraava askel tulevaisuudessa on tekoälyn ja koneoppimisen ottaminen mukaan päätöksentekoon. Hävittäjä voisi niiden avulla esimerkiksi lentää autonomisesti optimaaliseen ampumapaikkaan ohjaajan määrittämiin maaleihin nähden, huomioida vastustajan asejärjestelmien aiheuttaman uhan sekä päättää tehokkaimman ampumajärjestyksen ja käyttää tarvittavia omasuojajärjestelmiä. Tämä vapauttaisi ihmisen havainnointikykyä kohteiden legitimiteetin varmistamiseen  sekä tekemään päätöksiä seuraavista vaiheista. Lisäksi kaartotaistelusimulaatioissa tekoälyn päätöksentekokyky on todettu osittain jopa ylivoimaiseksi ihmiseen verrattuna, joten lähitaistelussa liikehtiminen olisi myös mahdollista siirtää hävittäjän vastuulle.

Miehittämättömät ilma-alukset hävittäjien tueksi

Hävittäjien kanssa lentävät miehittämättömät ilma-alukset (esimerkiksi Loyal Wingman tai Remote Carrier valmistajasta riippuen) ovat jo testausvaiheessa. Lähimpänä kaupallista toteutusta on todennäköisesti Boeingin Airpower Teaming System, joka suoritti ensilentonsa viime keväänä. Se on noin 11 metriä pitkä suihkumoottorilla varustettu miehittämätön lentokone, joka lentää autonomisesti ja suorittaa miehitetyn hävittäjän antamia tehtäviä. Toistaiseksi hyötykuormaksi on ilmoitettu ainoastaan tiedustelu- ja valvontatehtäviin soveltuvia sensoreita, mutta varsinaista estettä ei ole sijoittaa irrotettavaan nokkakartioon esimerkiksi elektronisen sodankäynnin laitteistoa, omasuojalaseria tai kineettisiä aseita. 

Miehittämättömien ja autonomisesti tehtäväänsä suorittavien lennokkien aseistaminen ei ole ainakaan länsimaissa yksiselitteistä. Koko kehittämisvaiheen taustalla on ollut ajatus suhteellisen edullisista laitteista, joita voidaan lähettää suorittamaan esimerkiksi maalinosoitus- tai häirintätehtävää syvälle vastapuolen ilmapuolustuksen vaikutusalueelle, jossa on suuri riski tulla ammutuksi alas. Tämä tarkoittaa myös sitä, että tehtävä on kyettävä suorittamaan, vaikka johtamisyhteydet katkeaisivat etäisyyden tai häirinnän vuoksi. Aseistetun lennokin tapauksessa tästä seuraisi ihmisen putoaminen pois päätöksentekijän paikalta.

Autonomisesti tehtäväänsä suorittavien lennokkien aseistaminen ei ole ainakaan länsimaissa yksiselitteistä. Klikkaa twiitataksesi

Ilman aseistustakin miehittämättömät lentokoneet aiheuttavat ilmataistelulle suurimman mullistuksen sitten ohjusten käyttöönoton. Yhden hävittäjän kanssa on suunniteltu lentävän noin neljä miehittämätöntä alusta. Operaation alussa ne voidaan lähettää lentämään kymmeniä kilometrejä miehitetyn hävittäjän etupuolella ja tunkeutumaan vihollisen asevaikutuksen sisäpuolelle, missä ne voivat lähettää tarkkaa maalinosoitustietoa miehitetystä hävittäjästä ammuttavalle ohjukselle, häiritä tehokkaasti lähietäisyydeltä vihollisen hävittäjien ja ilmatorjunnan sensoreita sekä hämätä ammuttuja ohjuksia ohjautumaan itseensä miehitetyn hävittäjän sijaan. Tämä antaa ohjaajalle mahdollisuuden pysyä kauempana ja hyödyntää oman ohjuksensa kantama maksimaalisesti samalla, kun vihollisen asevaikutus heikkenee tavalla, joka tarkoitti aikaisemmin lentämistä hyvin lähelle kohdetta. Ohjaajan kognitiivinen kuormittavuus pienenee samalla, kun vihollisen päätöksentekokyky heikkenee, koska liikkuvia objekteja on enemmän, eikä ole varmaa tietoa, mitkä niistä ovat miehitettyjä tai kantavat aseita. Nämä hyödyt ovat merkittäviä siihen asti, kunnes molemmilla osapuolilla on samanlaista kalustoa.

Useat muutkin yhtiöt, esimerkiksi Airbus, kehittävät miehittämättömiä ilma-aluksia toimimaan hävittäjien kanssa. Päätavoite on yhdistää ne kokonaisuudeksi kuudennen sukupolven hävittäjien kanssa, mutta kuten Boeingin tapauksesta nähdään, useat maat ottavat niitä lähivuosina käyttöön jo nykyisten hävittäjien kanssa. Ongelma on, että nykyiset hävittäjät eivät kykene vielä kovin monimutkaiseen autonomiseen toimintaan, vaan ohjaajan on lennettävä omaakin konettaan. Vaikka uudet järjestelmät eivät vaadikaan kokoaikaista ohjaamista, vaan lentävät autonomisesti annetun tehtävän perusteella, on todennäköistä, että taistelutilanteessa ohjaajan kuormitus kasvaa liian suureksi. Ratkaisuja tähän voisi olla kaksipaikkaisten hävittäjien käyttäminen, jolloin aseupseeri voisi operoida lennokkeja, operaattorien sijoittaminen johto- ja valvontakoneisiin tai lentokoneiden ohjaaminen maasta tukiasemien tai satelliittien välityksellä.

Tekniikka ja hinta muodostavat haasteita

Algoritmit ja laskentateho sallivat jo nykyään monimutkaisten autonomisten toimintojen toteuttamisen, mutta edessä on useita ratkaistavia teknisiä yksityiskohtia. Suurin niistä on tiedonsiirtonopeus, vaikka sitä pyritään kasvattamaan jatkossa sähköisesti ohjattavilla ja jopa rakenteisiin tulostettavilla antennielementeillä. Nykyaikaiset sensorit tuottavat useita gigatavuja dataa tunnissa, joten kaikkea ei voida siirtää reaaliaikaisesti muiden lavettien käyttöön. Tämän vuoksi datan käsittelyä on tehtävä jokaisessa ilma-aluksessa ja lähetettävä langattomasti vain välttämätön osuus. Tämä taas vaatii laskentatehoa ja analyysiin kykenevää tekoälyä jokaiseen lavettiin.

Edessä on useita ratkaistavia teknisiä yksityiskohtia. Suurin niistä on tiedonsiirtonopeus. Klikkaa twiitataksesi

Tehokkaammat tietokoneet vaativat toimiakseen enemmän sähköä, mikä taas tuotetaan generaattoreilla, jotka saavat energiansa suihkumoottoreilta. Suihkumoottorit ovat yleensä miehittämättömän ilma-aluksen kallein komponentti, ja isompi maksaa luonnollisesti enemmän. Tämän vuoksi laitteen käyttötarkoitus määrittelee tasapainon suorituskyvyn ja yksinkertaisuuden välillä. 

Nähtäväksi jää laitteiden lopullinen hankintahinta. Australian ilmavoimat tilasi Boeingilta ensimmäiset kuusi miehittämätöntä ilma-alusta, joiden hinnaksi tulee lähes 20 miljoonaa dollaria kappale. Kustannukset putoavat varmasti massatuotannon alettua, mutta etenkin pienelle maalle hinta saisi olla korkeintaan muutaman miljoonan, jotta järjestelmää olisi mahdollista käyttää mahdollisimman tehokkaasti, eli riskeerata sen kotiinpaluu. Moderni ilmataistelu- tai risteilyohjus maksaa puolesta miljoonasta kahteen miljoonaan euroa, mikä antaa varmasti suuntaa siedettävästä hinnasta miehittämättömille ilma-aluksille. 

Laitteita saatetaan nähdä tulevien vuosikymmenien aikana myös Suomessa, sillä Boeing ilmoitti miehittämättömän järjestelmän sisältyvän HX-tarjoukseen. Lisäksi nykytiedon perusteella ei ole teknisiä esteitä yhdistää esimerkiksi Boeingin miehittämätöntä järjestelmää mihin tahansa kandidaattiin, sillä valmistajan mukaan se ei ole riippuvainen käytettävästä alustasta. Joka tapauksessa miehittämättömät lavetit muokkaavat sodankäyntiä merkittävästi jo lähivuosina.

Kirjoittaja: Olli Saarinen
Editointi: Heta Hassinen, Peppi Heinikainen
Kielenhuolto: Sannimari Veini

Jaa