Аварийные маяки до эпохи кибервойн

Аварийные маяки до эпохи кибервойн

Аварийные радиомаяки прошли относительно недолгий путь развития как элемент систем безопасности для морских и воздушных судов. Их применяют для выживания экипажа в случае бедствий. Первые устройства этого типа появились всего 100 лет назад. Сегодня они являются частью национальных и международных систем экстренного спасения и развиваются по пути оснащения ИИ, наращивания функций кибербезопасности, повышения надёжности и комплаенса.

 

 

 

 

  1. Введение
  2. Стандарты вызова аварийной помощи
  3. Если бы «Титаник» не утонул…
  4. «Девушка Гибсона»
  5. Эра УКВ
  6. После Второй мировой
  7. Современные спасательные радиомаяки и НАЗ
  8. Направления будущего развития
  9. Выводы

Введение

Безопасность на море и в воздухе связана в первую очередь с надёжностью судна. Но в случае возникновения непредвиденных ситуаций, требующих спасения членов экипажа и пассажиров, возникает необходимость проведения поисковых и спасательных работ. Лётчикам, космонавтам, морякам требуется оповестить службу спасения о произошедшей катастрофе, дать описание своего состояния и сообщить о местонахождении. Для этого применяются т. н. аварийные радиомаяки.

Несмотря на простоту поставленной задачи, реализовать её очень непросто. Ситуация может быть осложнена плохими погодными условиями, большим расстоянием до места крушения, многими неопределённостями, связанными с выявлением места возможной аварии и её последствий. Более того, если аварийное оповещение происходит в боевых условиях, то необходимо обеспечить по возможности скрытное от противника целеуказание на людей, которым требуется спасение, что само по себе является сложной технической задачей.

Но главное — аварийный радиобуй должен отвечать двум полностью противоположным требованиям: быть настолько надёжно защищённым, чтобы сохранить работоспособность даже после катастрофического разрушения основного судна, и при этом оставаться максимально компактным. Обычной защиты от воздействия пыли, воды и грязи будет недостаточно.

Первые аварийные радиомаяки не были полностью автономными. Они требовали применения ручного труда — для развёртывания составляющих элементов, для генерации электрического тока, для выбора передаваемого сообщения. Это требовалось для того, чтобы оповестить службу спасения и убедить её, что полученный сигнал не является помехой или случайно отправленным сообщением. Гибель или бессознательное состояние пострадавших лишали такой возможности. Поэтому обеспечение автономности и автоматического включения стали первыми главными ориентирами для развития новых устройств.

Аварийные маяки прошли относительно недолгий путь развития. Им всего около 100 лет. Но уже сделано немало, и, похоже, процесс их развития только начинается.

Далее мы кратко изложим путь развития этих устройств, которые спасли жизнь многим морякам, лётчикам, пассажирам. Вопросы кибербезопасности оставим для будущих обсуждений. Во-первых, киберзащита является частью общей системы безопасности, так что важно опираться на эту базу. Во-вторых, сегодня тема кибербезопасности тесно переплетается с кибервойнами, когда целью является не обеспечение защиты, а её преодоление. Эти вопросы требуют отдельного, более детального рассмотрения. 

Стандарты вызова аварийной помощи

Аварийными радиостанциями оснащаются все корабли и самолёты. Эти устройства предназначены для передачи сигнала бедствия на международных частотах. Морские системы стандартизированы в рамках Глобальной морской системы безопасности, передача сигналов бедствия ведётся на частотах 300,2 МГц (5-й канал), 156,8 МГц (16-й канал) и 2182 кГц. Сигналы также дублируются на одной из рабочих частот (каналов), которые отслеживаются береговыми радиостанциями и со спасательных судов.

Согласно принятым правилам, в случае бедствия должна осуществляться пятикратная последовательная попытка подачи сигнала тревоги на одной выбранной частоте. Чтобы избежать наложения вызовов и потери подтверждений, попытки аварийного вызова могут повторяться на выбранной частоте несколько раз после небольшой задержки. Её длительность может быть произвольной и составляет от 3,5 до 4,5 минуты.

Повторная отправка сообщения служит подтверждением того, что аварийный сигнал не был отправлен случайно.

Если бы «Титаник» не утонул…

Поводов для оснащения судов аварийными радиостанциями в целях спасения выживших в морских авариях людей было предостаточно, но действительно серьёзно заговорили об этом после гибели «Титаника» в 1912 году. Благодаря проявленной инициативе к 1920 году появились первые устройства безопасности — аварийные передатчики с искровым разрядником, созданные известным американским инженером Аланом Ларсеном. Этими устройствами стали оснащаться спасательные шлюпки морских и океанских лайнеров.

Одна из первых моделей — Marconi Type 241. Устройство представляло собой нетонущий модуль высотой 0,51 м, изготовленный на базе деревянного каркаса. Радиомаяк передавал сигналы с использованием азбуки Морзе на частоте 500 кГц. В дальнейшем этот первый режим был принят как международный стандарт. Частота 500 кГц стала универсальной для всех крупных кораблей, выходивших в море.

 

Рисунок 1. Аварийный радиопередатчик Marconi Type 241. Источник: radiomuseum.org

Аварийный радиопередатчик Marconi Type 241. Источник: radiomuseum.org

 

Выбранная частота 500 кГц обладала рядом преимуществ. Исходили прежде всего из того, что она обеспечивала большой радиус действия. Но был и существенный недостаток: для большого радиуса действия требовалась высоко размещённая антенна. Обеспечить это в условиях бедствия было непросто, а часто и невозможно.

«Девушка Гибсона»

Если поэту для вдохновения нужна муза, то для спасения тонущих моряков… Это — одна из легенд о появлении аварийных радиомаяков во время Второй мировой войны, которые моряки со всего мира стали называть «девушка Гибсона». Само название пришло в конце XIX — начале XX в. из США. 

Речь идёт об американском художнике и иллюстраторе Чарльзе Дане Гибсоне (Charles Dana Gibson). Он прославился тем, что сотрудничал практически со всеми крупными изданиями Нью-Йорка, такими как Harper’s Weekly, Scribners и Collier’s. Начиная с 1890 года среди его работ стали всё чаще появляться девушки с характерной внешностью. Они принесли художнику известность, а феномен «Gibson Girl» («девушки Гибсона») стал нарицательным примером. Так называли идеал красоты на рубеже веков.

 

Рисунок 2. «Девушка Гибсона» — идеал красоты в США в конце XIX — начале XX вв.

«Девушка Гибсона» — идеал красоты в США в конце XIX — начале XX вв.

 

По иронии и с примесью «народного» юмора это же название получили и аварийные радиостанции нового поколения, появившиеся во время Второй мировой войны. 

 

Рисунок 3. Воздушный змей с антенной для германского радиопередатчика NSG2 (Not Sende Gerät 2)

Воздушный змей с антенной для германского радиопередатчика NSG2 (Not Sende Gerät 2)

 

Новая аварийная радиостанция была изобретена в Германии и получила название NSG2 (Not Sende Gerät 2). Начиная с 1941 года ею оснащались германские ВВС. Она представляла собой комплект изо двух частей: контейнер передатчика NS2 и контейнер с дополнительным оборудованием. Устройство изготавливалось из лёгкого сплава и весило около 13 кг.

Оборудование крепилось к основанию надувной спасательной шлюпки. Внутри контейнера находились воздушный змей на металлическом каркасе, два надувных воздушных шара и два небольших генератора водорода. Передатчик представлял собой схему управляющей радиоэлектроники на базе двух радиоламп. Передача велась на международной частоте 500 кГц.

Для применения радиобуя требовалось надуть воздушный шар, прикрепив к нему антенну, или запустить воздушного змея, также позволявшего привязать к нему проволочную антенну. Излучающий сигнал можно было принимать на расстоянии до 200 миль (320 км).

Почему к устройству «прилипло» название «девушка Гибсона»? Корпус аварийной радиостанции имел особенную эргономичную «приталенную» форму. Это позволяло удерживать его между ног.

Внутри радиостанции находился также электрогенератор. Он приводился в действие путём вращения ручки. Мощность создаваемого тока равнялась 4,8 Вт.

Для подачи аварийного сигнала требовалось только вращать рукоятку. Устройство автоматически генерировало сигнал по азбуке Морзе. Поскольку батареи не требовалось, комплект мог храниться в течение длительного времени без обслуживания. Он был готов к немедленному применению в случае необходимости.

 

Рисунок 4. Радиопередатчик BC-778

Радиопередатчик BC-778

 

Уже в первый год после появления нового немецкого радиопередатчика (1941 год) он был захвачен британцами. За считаные месяцы они выпустили копию под названием «Dinghy Transmitter T-1333». Другой трофей британцы передали США, те выпустили копию «SCR-578».

Самолеты ВВС США использовали стандартную аварийную частоту передачи сигнала (500 кГц), но американцы не просто скопировали устройство, а добавили возможность ручной настройки генерируемого сигнала. Если в автоматическом режиме радиостанция передавала сигнал SOS, то после ручной настройки можно было передавать более сложное радиосообщение.

После войны США выпустили обновлённую версию, добавив частоту передачи 8 МГц. Новая частота использовалась для спасения на море кораблями и гражданскими самолётами. Система оказалась настолько удачной, что оставалась в эксплуатации до середины 1970-х годов.

Эра УКВ

Появление во время Второй мировой войны специальных самолётов, которые стали использоваться для проведения поисковых работ и спасательных операций, послужило поводом для широкого внедрения аварийных УКВ-радиостанций прямой видимости. Применяемые в УКВ радиоволны гораздо короче. Это позволило перейти на использование более простых дипольных или штыревых антенн. По этому более перспективному пути пошли и разработчики из СССР.

Первые устройства этого типа в отечественной авиации стали устанавливать на борту самолётов уже с середины 1920-х годов. Например, для связи с аэродромными радиостанциями на больших расстояниях и для приёма сигналов радиомаяков в 1929 году появились коротковолновые радиопередатчики; они устанавливались на самолётах ТБ-1.

В то же время на самолётах истребительной авиации аналогичные радиопередающие устройства долго не появлялись. Подход был пересмотрен в середине 1930-х гг. после полученного в Испании опыта боевого применения И-16. Благодаря этому с 1940 года на них стали устанавливаться радиоприёмники для аварийного спасения, а в дальнейшем — уже радиопередатчики.

Лидерами по оснащению авиации и судов радиомаяками считались тогда Британия и Германия. Первая устанавливала компактный одноламповый радиогенератор Walter, работавший на частоте 177 МГц; Германия использовала двухламповый радиопередатчик Jäger (NS-4), работавший сначала на частоте 58,5 МГц, а позже — на 42 МГц. 

«Киберзащита» была тогда незамысловатой. Она опиралась на выбор базовой частоты для передачи сигналов бедствия. Расчёт был прост: каждая страна выпускала стандартные радиостанции, настроенные на одну или несколько предварительно выбранных частот, включая международную. Перехватить «вражеский» передатчик можно было только с помощью специального пеленгующего радиооборудования, которое позволяло сканировать широкий диапазон частот. Выигрывает тот, кто окажется первым на месте крушения.

После Второй мировой

После Второй мировой войны появился британский поисковый радиомаяк SARAH, созданный компанией Ultra Electronics. Именно этот аппарат применялся в системе спасения первых американских астронавтов. Благодаря ему удалось быстро обнаружить незапланированное место приводнения второго астронавта США Скотта Карпентера, который оказался в Атлантическом океане на расстоянии 400 км от расчётной точки. Инцидент произошёл при возврате из космоса корабля Mercury «Аврора-7» 24 мая 1962 года, а ошибка возникла из-за оплошности в пилотировании на стадии спуска. Официальная версия — астронавт так засмотрелся на космические пейзажи, что опоздал с точным запуском системы торможения корабля.

Хорошо зарекомендовала себя на практике также американская радиостанция AN/URC-4.

В СССР аварийные радиомаяки развивались на базе радиостанции Р-855 «Комар», первая модель которой появилась в 1959 году. Это было компактное, современное, передовое для своего времени устройство. Оно входило в спасательный комплект всех лётчиков ВВС. Именно такой радиостанцией был оборудован космический корабль «Восток-1», на котором совершил свой полёт в космос Ю. А. Гагарин 12 апреля 1961 года.

 

Рисунок 5. Печатная плата советской радиостанции Р-855У (неполная). Модель 1966 года

Печатная плата советской радиостанции Р-855У (неполная). Модель 1966 года

 

Компактная радиостанция «Комар» использовалась для связи с самолётными и вертолётными радиостанциями в экстренных ситуациях. Она обеспечивала беспоисковую и бесподстроечную двустороннюю радиосвязь в экстремальных условиях на аварийных частотах 121,5 (международный сигнал бедствия) и 243 МГц (военная частота). При переключении в режим «маяк» станция начинала автоматически передавать сигнал SOS.

Позднее на её базе была выпущена усовершенствованная модель Р-855У, где стержневые лампы были заменены на транзисторы.

 

Рисунок 6. Усовершенствованная модель аварийной радиостанции Р-855У

Усовершенствованная модель аварийной радиостанции Р-855У

 

Современные спасательные радиомаяки и НАЗ

Радиостанция Р-855 в ламповом варианте была передовым достижением для своего времени. Этой радиостанцией комплектовали костюмы военных лётчиков. При использовании в аварийных ситуациях при падении в воду антенный блок надувался сжатым воздухом и радиостанция начинала подавать сигнал SOS. Дальность обнаружения этих сигналов при поиске с воздуха на высотах до 10 000 м достигала 300 км.

Впоследствии радиостанция Р-855 модернизировалась, появились модели Р-855-2М, Р-855У, Р-855УМ и другие. Если сначала радиостанция собиралась на стержневых лампах, то последующие модернизации производились на транзисторах. К радиостанции можно было подключить шлемофон.

В современной комплектации радиомаяк входит в комплект т. н. НАЗ (носимого / неприкосновенного аварийного запаса). Он представляет собой отдельно упакованный набор из минимально необходимых инструментов, который человек носит на себе. НАЗ существует на случай возникновения непредвиденных ситуаций.

 

Рисунок 7. НАЗ космонавта. Источник: Политехнический музей

НАЗ космонавта. Источник: Политехнический музей

 

НАЗ может размещаться также внутри другого рабочего оборудования, например в спасательных шлюпках и плотах, в катапультируемом кресле пилота. Есть даже версии для размещения внутри рукоятки «ножа выживания». Такой комплект является важным элементом выживания и спасения.

Помимо аварийной радиостанции в комплект входят разгрузка, предметы медицинской группы, средства навигации. Все эти элементы жизненно необходимы. Они повышают шансы спасения экипажами ПСС и поисковыми группами, в т. ч. спецназа.

 

Рисунок 8. НАЗ-ИР военного лётчика

НАЗ-ИР военного лётчика

 

В то же время, по мнению многих экспертов, используемый в России аварийный радиомаяк морально устарел. Уже появились сведения, что в помощь военным пилотам энтузиасты собирают пожертвования и покупают на народные деньги профессиональные радиостанции импортного производства.

Направления будущего развития

Как показывает практика, новый виток в развитии обычно начинается после какого-нибудь значимого инцидента. В США поводом для создания нового поколения автоматизированных радиомаячковых систем стало крушение в 1972 году легкомоторного самолета с двумя конгрессменами на борту. Их не удалось найти.

В ответ на инцидент были выработаны новые требования. Они предусматривали, что все самолёты в США будут оснащаться аварийным локаторным передатчиком (ELT). Сначала этот новый радиомаяк посылал сигналы бедствия на частоте 121,5 МГц, но постепенно службы спасения перешли на сигнальную частоту 406,025 МГц. Её может принимать международная спутниковая система Cospas-Sarsat, применяемая для поиска и спасения терпящих бедствие людей по всему миру. Создание этой системы инициировали Канада, Франция, США и СССР в 1979 году.

 

Рисунок 9. Составляющие элементы международной системы спасения Cospas-Sarsat. Источник: Wikipedia

Составляющие элементы международной системы спасения Cospas-Sarsat. Источник: Wikipedia

 

Каждый маяк 406 МГц имеет уникальный цифровой идентификационный код. Он заранее регистрируется в системе Cospas-Sarsat, что позволяет автоматически отправлять запросы на приём сигнала бедствия. Более современные модели могут передавать информацию о местоположении, полученную от внутреннего приёмника GPS или ГЛОНАСС.

Моряки также отказались от использования аварийной частоты 500 кГц и перешли к Глобальной морской системе безопасности, которая объединяет сразу несколько мер контроля, включая глобальную систему Cospas-Sarsat, радиолокационные транспондеры и портативные морские УКВ-станции.

 

Рисунок 10. Современная авиационная аварийная портативная УКВ-радиостанция «Камелия-М» (Р-855Л/Р)

Современная авиационная аварийная портативная УКВ-радиостанция «Камелия-М» (Р-855Л/Р)

 

Появились также множество других типов аварийных маяков-локаторов, которые не используют глобальную систему Cospas-Sarsat с частотой 406 МГц. В их числе — радиомаяки «человек за бортом» системы автоматической идентификации и приёмопередатчики Avalanche.

Военные организации выпускают для пилотов индивидуальные радиостанции для выживания. Они становятся всё более сложными, используют встроенное оборудование для измерения расстояния (DME) и приёмники спутников GPS, оснащены спутниковой связью.

В ВВС США, например, используется компактное радиопередающее устройство AN/PRQ-7 Combat Survivor / Evader Locator (CSEL), которое сочетает в себе селективную доступность GPS, линию прямой видимости и спутниковую связь UHF вместе с радиомаяком Sarsat. Это устройство может отправлять предопределённые сообщения в цифровом виде с указанием местоположения отправителя.

 

Рисунок 11. Радиопередающее устройство AN/PRQ-7 Combat Survivor / Evader Locator (CSEL). Источник: ВМС США

Радиопередающее устройство AN/PRQ-7 Combat Survivor / Evader Locator (CSEL). Источник: ВМС США

 

Выводы

Современные системы аварийного оповещения ушли сегодня далеко вперёд в своём развитии, если сравнивать их с образцами начала XX в. Выстроены многие национальные и международные системы спасения.

Есть такие системы и в России. Однако современные российские радиомаяки и системы аварийного радиооповещения отстали от лучших образцов, которые доступны в мире для спасения гражданских и военных судов и самолётов. Главная проблема — это отставание в развитии собственной электронной базы. Очевидно, что настало время для серьёзной модернизации существующих российских систем.

Должно ли это выполняться как «импортозамещение»? Вопрос остаётся открытым. Новые устройства должны обладать не только надёжностью и защищённостью. Они должны быть современными с учётом новых трендов в кибербезопасности.

Полезные ссылки: 
Anti-Malware Яндекс ДзенПодписывайтесь на канал "Anti-Malware" в Яндекс Дзен, чтобы первыми узнавать о новостях и наших эксклюзивных материалах по информационной безопасности.

RSS: Новые статьи на Anti-Malware.ru