Китайские учёные научились с помощью спутниковой сети Starlink обнаруживать самолёты-невидимки и другие малозаметные летающие объекты, такие как дроны. Для этого не потребовалось создавать сложные и дорогостоящие системы — устройство получилось собрать из того, что можно купить в обычном магазине электроники. Теперь дорогостоящие и технологически совершенные стелс-истребители F-35 можно засекать с помощью простого самодельного оборудования.

Источник изображения: Starlink

Уже давно известно, что с помощью сигналов Wi-Fi-роутеров можно обнаруживать присутствие людей в помещении. Нечто подобное стало возможным и благодаря сети спутников Starlink, только на глобальном уровне. Спутники числом около 7000 на низкой орбите непрерывно передают высокочастотные радиосигналы на Землю, создавая своего рода «дождь» из радиоволн. Под этим «потоком» любое воздушное средство будет искажать сигнал.

Это напоминает радиолокацию — у каждой цели есть своя эффективная площадь рассеивания в радиодиапазоне (в англоязычной литературе — radar cross section), которая даёт представление о наблюдаемом объекте. Однако, в отличие от военных радаров, в данном случае не требуется активного излучения в направлении цели. Нужно лишь пассивно принимать сигналы со спутников Starlink, что делает этот способ радиоразведки особенно привлекательным. Поток данных от Starlink даже не нужно расшифровывать — достаточно анализировать помехи, а с помощью (секретных) алгоритмов можно восстановить профиль цели.

По данным издания South China Morning Post, эксперимент с обнаружением малозаметного воздушного объекта был проведён в районе Южно-Китайского моря. В качестве объекта использовался беспилотник DJI Phantom 4 Pro размером примерно с птицу (35 см в поперечнике). Примерно такой же эффективной площадью рассеивания обладают американские самолёты-невидимки. На основе анализа сигналов Starlink китайские учёные с помощью самодельного оборудования смогли восстановить изображение объекта вплоть до идентификации вращения пропеллеров. Хотя технология ещё находится в стадии разработки, её перспективы впечатляют. Теперь либо спутниковая связь на театре военных действий, либо скрытность.

Инженеры из Университета Дьюка (США, шт. Северная Каролина, г. Дарем) разработали систему, способную манипулировать автомобильными радарными датчиками и заставлять их испытывать «галлюцинации» с различными сценариями на выбор. Можно скрыть приближающийся автомобиль, изменить определённое датчиками направление его движения или, напротив, создать несуществующий в действительности автомобиль-призрак.

Источник изображения: pratt.duke.edu

Система получила название MadRadar — она выполняет задачи достаточно быстро и не требует, чтобы потенциальный злоумышленник наперёд знал настройки радара на машине-жертве. Радары всё чаще используются в современных транспортных средствах — они необходимы в работе большинства систем помощи водителю или систем автопилота. Их устанавливают на свою продукцию различные автопроизводители, а значит, радары на разных машинах имеют несколько отличающиеся рабочие параметры, что является препятствием для фальсификации их сигнала.

Для системы MadRadar этот нюанс препятствием не является — она определяет параметры радара на целевой машине всего за четверть секунды, после чего генерирует собственные сигналы для обмана жертвы. В результате предложенная MadRadar провоцирует ложноположительные (появление несуществующей машины на приборах) и ложноотрицательные (исчезновение реально существующей машины с приборов) срабатывания, а также производит «перенос» сигнала, то есть меняет показываемое приборами положение машины. Авторы исследования уверяют, что экспериментально продемонстрировали разработанный ими способ атаки.

Инженеры отмечают, что разработали систему MadRadar не для того, чтобы кому-то навредить, а чтобы указать на проблемы существующих радаров и необходимость внести фундаментальные изменения в их проектирование.

В некоторых странах на законодательном уровне запрещено оставлять без присмотра в машине не только детей, но и домашних животных. Повысить их безопасность призваны и современные технические решения. Например, созданный Asahi Kasei чип AK5818 позволяет создавать радары миллиметрового диапазона, которые с высокой точностью распознают забытого в салоне ребёнка и дают меньше ложных срабатываний.

Источник изображения: Asahi Kasei

Как сообщает Nikkei Asian Review, чипы этого семейства лягут в основу системы обнаружения забытых в салоне авто детей, которую разработала канадская компания Pontosense. Ожидается, что продемонстрировать технологию в действии разработчики смогут на выставке CES 2024 в Лас-Вегасе, которая скоро начнёт работу. Построенный на чипе AK5818 радар миллиметрового диапазона обеспечивает на 75 % более высокую точность при определении наличия в салоне авто детей, уверенно различая предметы сопоставимых размеров и живых существ. По сути, эта техника позволяет даже фиксировать малейшие движения объектов типа активности грудной клетки младенца при дыхании.

Подобные системы скоро найдут широкое применение на рынке, поскольку со следующего года европейские сертификационные органы будут уделять внимание их наличию в реализуемых на территории Евросоюза транспортных средствах. В Японии к автобусам, используемым для перевозки детей, уже предъявляются повышенные требования к функциональным возможностям систем безопасности. По оценкам экспертов Global Information, к 2030 году ёмкость рынка подобных решений вырастет до $83,13 млрд, что в 27 раз больше уровня 2022 года. Непосредственно Asahi Kasei за этот период планирует увеличить продажи соответствующих компонентов в три раза. Пока на этом рынке доминируют немецкая Infineon Technologies и американская Texas Instruments. Японская Asahi Kasei рассчитывает, что её компоненты найдут применение и в системах для ухода за престарелыми гражданами.

Квантовые технологии находят применение не только в сфере вычислений и защищённой связи. Радарные технологии тоже ждут квантового превосходства. Классические радары слепнут в условиях сильных помех, тогда как эффект квантовой запутанности способен прорвать эту пелену. Французские учёные заявили, что они добились успеха на новом направлении и показали 20-процентное превосходство квантовых радарных технологий над классическими.

Источник изображения: Quantum Circuit Group (ENS de Lyon)

О разработке в журнале Nature Physics сообщила группа исследователей из Высшей нормальной школы Лиона (Ecole Normale Supérieure de Lyon, CNRS). Учёные создали схему, в которой происходит запутывание двух микроволновых фотонов (квантов энергии), один из которых летит к цели, отражается от неё и в окружении шумов возвращается к источнику, где сравнивается с «холостым» фотоном, с которым он находится в состоянии квантовой запутанности. Эффект запутанности позволяет с большой точностью детектировать сигнал и выделяет его даже на фоне очень сильных помех.

Измерение характеристик квантового радара показало, что опытная установка на 20 % превосходит возможности классических радаров определять цели. В теории эта разница может достигать четырёхкратного превосходства квантовых радаров, но для эксперимента даже такого преимущества достаточно, чтобы дальше работать в этом направлении.

Схема экспериментальной установки

Следует сказать, что до этого никто не заявлял о создании схемы квантового радара для микроволнового диапазона. Предыдущие эксперименты были основаны на запутывании пар фотонов видимого или близкого к нему диапазонов, что наука освоила довольно хорошо. Но фотоны видимого или инфракрасного света, как нетрудно догадаться, будут бесполезны в дождь, снег и в густой облачности. Поэтому работающая схема квантового радара с фотонами микроволнового излучения в гигагерцовом диапазоне, где работают классические радары, это определённый прорыв, которым можно гордиться.

Но также не следует забывать о разработках китайцев, которые тоже заняты серьёзными исследованиями в области квантовых радаров. Они также преуспели в экспериментах с запутыванием фотонов в оптическом диапазоне и представили альтернативу микроволновым фотонам в виде излучения запутанных электронов, разогнанных до скорости, близкой к световой. Во всех случаях серьёзным недостатком таких решений было и остаётся необходимость сильнейшего охлаждения запутанных частиц, что было также в случае схемы французских учёных.

Лаборатория реактивного движения (JPL) NASA опубликовала снимки астероида 2006 HV5, который 25 апреля произвёл максимальное за 100 лет сближение с Землёй. Учёным удалось уточнить размеры и форму объекта.

Источник изображения: jpl.nasa.gov

Изображения были получены при помощи 70-метрового радара GSSR, установленного в Калифорнии, — они помогли учёным уточнить размеры, форму и некоторые детали рельефа поверхности 2006 HV5. Ранее астрономы оценили его диаметр по снимкам, сделанным в инфракрасном диапазоне — 307 м. По последним данным размер небесного тела составляет 300 м; астероид приплюснут на полюсах, а также покрыт возвышениями, лунками, булыжниками и другими элементами рельефа. Эта информация поможет учёным уточнить величину угрозы, которую 2006 HV5 представляет для Земли — пока она остаётся крайне низкой.

Относительно крупный околоземный астероид 2006 HV5 совершает оборот вокруг Солнца за 282 дня — он периодически сближается с Землёй и Венерой, проходя от них на расстоянии от 0,02 до 0,5 астрономических единиц. Максимальное за последние 100 лет сближение с Землёй астероид совершил 25 апреля, пролетев мимо неё на расстоянии 2,4 млн км — в 6,3 раза дальше расстояния до Луны.

AT&T объединилась с производителем медицинских датчиков Cherish Health для создания, как утверждается первого в отрасли радарного устройства, способного обнаруживать чрезвычайные ситуации и отслеживать людей, которые могут упасть в обморок. Он может делать это в нескольких комнатах по всему дому, «присматривая» за людьми даже через стены.

Источник изображения: AT&T

Устройство, получившее название Cherish Serenity, использует комбинацию сотовой связи AT&T, радара и технологии искусственного интеллекта Cherish для определения положения тела, движения и биометрических данных без использования камер или носимых трекеров.

Данные Бюро переписи населения США показывают, что люди старше 65 лет представляют собой наиболее быстрорастущий сегмент населения страны, что может привести к увеличению трудностей для семьи и друзей, ухаживающих за пожилыми дома. Основатель и генеральный директор Cherish Сумит Нагпал (Sumit Nagpal) говорит, что платформа Cherish Serenity открывает «совершенно новый класс возможностей домашней безопасности и мониторинга здоровья, не ставя под угрозу конфиденциальность и достоинство людей и не требуя каких-либо изменений в их образе жизни».

Устройство начинает работать с того момента, как вы подключаете его к источнику питания, что избавляет от необходимости что-либо настраивать пожилым и менее технически подкованным людям. Его также не нужно постоянно заряжать, как носимые устройства.

Cherish Serenity поставляется с сотовой связью AT&T. Его также можно подключить к сети быстрого реагирования FirstNet, которую помогла построить AT&T. Cherish Serenity будет доступен для корпоративных клиентов, таких как дома престарелых и для поставщиков медицинских услуг. Стоимость и дата начала продаж пока неизвестна.

Китайские учёные опубликовали статью, в которой сообщили о работе над наземной квантовой радарной установкой, способной разглядеть даже небольшие космические объекты на удалении до 15 млн км, что почти в 40 раз дальше орбиты Луны. Радар будет встроен в систему планетарной обороны для поиска опасных астероидов, хотя сможет также детектировать ракеты и спутники.

Источник изображения: Pixabay

Традиционно радар испускает радиоволновое излучение и улавливает отражение сигнала от изучаемого объекта. Это отлично работает на сравнительно коротких дистанциях, но по мере увеличения дальности и чувствительности требуются как гигантские по площади антенны, так и передатчики с запредельными мощностями. Законы квантовой физики, по словам исследователей, позволяют обойти эти ограничения и добиться сверхчувствительной работы космических радаров, обойдясь малыми энергиями и сравнительно небольшими антеннами.

Всё дело в том, что квантовый радар будет оперировать порциями энергии, т.е. одиночными частицами, используя для детектирования квантовые свойства этих частиц. Например, если в сторону объекта отправить одну из двух связанных частиц, например, фотон света или квант энергии микроволнового диапазона, то отражённую от далёкого объекта частицу из связанной пары будет легко выделить на фоне даже сильнейших шумов. Мы просто будем знать, что искать. Также легко будет детектировать искусственно созданные кванты энергии, поскольку они будут отличаться от появившихся естественным путём.

Отправка одного единственного кванта будет намного дешевле с позиции энергозатрат, чем работа мощного радиопередатчика. К тому же блок генерации связанных квантов можно встроить в обычную систему радиолокационного наблюдения. Правда, работа квантового блока будет нетривиальна сама по себе, ведь для этого необходимо охлаждение узлов до экстремально низких температур. Именно, этот аспект больше всего не нравится военным, которым придётся эксплуатировать криогенные системы в полевых условиях.

Некоторое препятствие в развитии квантовых радарных технологий китайские учёные ощутили после введения ограничений со стороны США на продажу в Китай самых современных криогенных систем. Теперь китайцам приходится самим создавать аналогичные установки. Это задерживает работы по созданию квантового радара, но обнадёживающие результаты уже получены.

В США также работают над радаром на квантовом принципе. В частности, этим занята компания Raytheon Technologies. Raytheon разрабатывает радар с использованием эффекта квантовой запутанности для обнаружения на орбите наноспутников и других мелких объектов, которые невидимы для традиционных радарных систем.

И Китай, и США, и другие страны в аналогичных работах преследуют сначала военные цели, но сбрасывать со счетов эти усилия для укрепления планетарной обороны тоже нельзя. Если на Землю будет лететь астероид «Судного дня», то наши земные дрязги станут ничем перед лицом потенциальной угрозы уничтожения из космоса.

Принятое весной прошлого года решение Tesla отказаться от использования радаров в электромобилях Model 3 и Model Y американской сборки могло быть продиктовано дефицитом компонентов, но позднее компания всеми силами убеждала общественность, что машина должна в управлении полагаться на зрение, как и человек. В следующем месяце Tesla готовится вернуть радар в состав датчиков своих электромобилей, но это будет решение нового поколения.

Источник изображения: Tesla

Во всяком случае, об этом со ссылкой на процедуру одобрения нового компонента регуляторами из FCC сообщает ресурс Electrek. Заявка была подана компанией Tesla примерно полгода назад, но недавно срок её действия был продлён, а попутно стало известно, что машины с радаром нового поколения могут выйти на рынок уже в середине января.

Речь идёт о радаре с улучшенной разрешающей способностью. Если прежние радары Илон Маск (Elon Musk) считал ненужными для реализации надёжного автоматического управления транспортными средствами, то в отношении датчика такого типа с очень высоким разрешением глава Tesla высказывался более благосклонно, считая, что его комбинация с комплексом камер позволит улучшить возможности бортовой электроники. По некоторым данным, новый радар будет обладать вдвое более высокой разрешающей способностью по сравнению с предшественником. В этом году Tesla также успела отказаться от оснащения своих электромобилей ультразвуковыми датчиками, лишь увеличив степень зависимости бортовой автоматики от камер.

Как известно, недавно в Калифорнии был замечен прототип обновлённой версии Tesla Model 3, у которой в корпусе фар может быть установлена дополнительная камера. Не исключено, что на таком прототипе испытывался и радар нового поколения. По крайней мере, в направлении по ходу движения дополнительный канал распознавания препятствий лишним с точки зрения безопасности не будет.

Агентство DARPA инициировало новую программу исследований, в ходе которой впервые со времён Второй мировой войны будет изменён подход при обработке сигналов радарами. Традиционно чувствительность радаров повышали как за счёт линейных усилителей каналов передачи и приёма, так и благодаря гигантомании в антеннах. Новый подход позволит в разы уменьшить размеры антенн без потери чувствительности, что найдёт применение в новых мобильных платформах.

Источник изображения: DARPA

В 40-е годы прошлого века и долгое время спустя для обработки радарных сигналов использовались вакуумные лампы и аналоговые цепи. С появлением цифровых приборов сигналы обрабатываются микросхемами с применением цифровых технологий, но это по-прежнему линейная обработка со всеми вытекающими последствиями, главным из которых остаётся подход «больше антенна — больше чувствительности».

Программа DARPA BLiP (Beyond Linear Processing) направлена на поиск новых алгоритмов для обеспечения текущей производительности радаров в системах вдвое меньшего размера и более компактных. В процессе реализации программы BLiP исследователи будут использовать мощную компьютерную обработку для изучения новых, нелинейных и итерационных методов обработки сигналов, что должно привести к созданию более легких, компактных и менее дорогих, но не менее мощных радарных систем. В случае успеха BLiP позволит использовать те же характеристики радаров, которые сегодня достигаются на больших установках, на гораздо меньших морских, воздушных и наземных платформах.

«Благодаря огромному увеличению вычислительной мощности доступных сегодня компьютеров мы можем по-новому взглянуть на обработку радиолокационных сигналов и исследовать итеративные, скачкообразные методы», — заявил один из руководителей программы.

В ходе двухлетней программы будут разработаны, проанализированы, внедрены и протестированы сквозные цепочки обработки радиолокационных сигналов. Сначала новые подходы будут реализованы в лабораторных условиях без необходимости обработки в реальном времени, а затем пройдут полномасштабные полевые испытания на действующем радаре Национальной службы погоды.

Ключевыми техническими проблемами для BLiP будут разработка, понимание и оптимизация цепочки обработки сигнала, а также практические аспекты реализации алгоритмов BLiP с использованием высокопроизводительной обработки в реальном времени. Речь идёт не только о военных технологиях. От компактных и мощных радарных систем серьёзно выиграет космонавтика, где каждый грамм полезной нагрузки на вес золота. Наконец, повысить чувствительность радиотелескопов — это тоже желанные и важный шаг для земной науки, который трудно переоценить.