Физик Пожар: гиперспектральные камеры могут найти тоннели в Газе по линиям СО2
Члены палестинского движения ХАМАС скрываются от Израиля в огромной 500-километровой системе подземных тоннелей. Их можно уничтожить, но крайне трудно обнаружить. Израиль разработал способ поиска тоннелей с помощью дронов с гиперспектральными камерами, которые могут видеть невидимое. «Газета.Ru» узнала у российских ученых, как может работать эта технология, а также рассказывает о других средствах обнаружения и уничтожения «метро Газы».
Жизнь в «метро Газы»
После того как в середине 2000-х Израиль вывел из сектора Газа войска, депортировал еврейское население и обнес территорию анклава забором, к власти там пришел ХАМАС. Перед палестинским движением стоит цель уничтожить Израиль военным путем, и ради этого его члены копят оружие, готовят боевиков и периодически запускают ракеты в сторону еврейских поселений. Однако существует проблема: Израиль полностью контролирует небо Газы, что периодически доказывает, уничтожая наземные военные объекты.
Поэтому ХАМАС принял решение спрятаться под землю, и то, что сначала было контрабандистскими тоннелями, со временем превратилось в развитую систему подземных бункеров и путей сообщения.
Под землей, по израильским данным, находится вся ключевая инфраструктура ХАМАС: штабы, казармы, лазареты, склады оружия и боеприпасов. Там же содержатся и захваченные во время атаки 7 октября заложники.
Между собой бункеры «метро Газы», как прозвали подземную систему журналисты, соединены подземными ходами, выходы на поверхность из которых располагаются в подвалах зданий, во дворах или на пустырях. Более того, многие подземные ходы устроены так, чтобы через них можно было атаковать из засады наступающие израильские войска — например, высунувшись из тоннеля поблизости от дороги.
Некоторые ходы пролегают непосредственно под поверхностью земли, но глубина залегания важных тоннелей часто равна 30 м, а может превышать и 70 м. Их может уничтожить тяжелая противобункерная бомба, но только в случае, если местоположение тоннеля известно с точностью до нескольких метров. ХАМАС держит координаты тоннелей в секрете, и Израилю приходится искать подземные ходы самостоятельно. Эта задача невероятно сложна и без современной техники наверняка бы была нерешаема.
Гиперспектральные «глаза» Израиля
По информации издания SpyTalk, для поиска тоннелей Израиль использует комплексную систему разведки, важным элементом которой выступают установленные на дронах гиперспектральные камеры. Обычные камеры записывают информацию о яркости предмета в трех диапазонах: красном, зеленом и синем. Комбинируя их, можно создать для человеческого глаза иллюзию полноцветной картины. Так и работает цветная фотография. При этом даже трех цветов достаточно, чтобы отличить свежий помидор от плесневого или яблоко от апельсина.
Гиперспектральная камера для каждого пикселя сохраняет данные не о трех, а о многих десятках и сотнях спектральных диапазонов («цветов»), от среднего ИК до ультрафиолета. Взглянув на предмет такими «глазами», можно понять его химический состав и получить данные о его внутреннем устройстве.
При этом ни ИК-излучение, ни видимый свет не проникает сквозь землю, и несут информацию только о приповерхностных слоях. Однако источник SpyTalk утверждает, что используемые Израилем датчики позволяют c дрона обнаруживать подземные полости, видеть бетонные трубы, а также замечать просачивающиеся испарения от взрывчатки и выдыхаемый людьми углекислый газ. «Газета.Ru» попыталась выяснить, действительно ли это возможно.
Как видеть сквозь землю?
«На первый взгляд, оптический диапазон плохо подходит для исследования подземных сооружений по причине непрозрачности почвы. Выдыхаемый людьми углекислый газ может просачиваться сквозь грунт, но в очень малых количествах. В атмосфере и так содержится 0,035% углекислоты, и от дыхания концентрация над тоннелем изменится незначительно», — рассказал «Газете.Ru» Витольд Пожар, заведующий отделом акустооптических информационных систем Научно-технологического центра уникального приборостроения РАН (НТЦ УП РАН).
По его словам, присутствие углекислого газа или компонентов взрывчатки действительно можно определить по характерным изменениям спектра («цвета» воздуха), но в контролируемых лабораторных условиях. При съемке поля с дрона камера будет страдать от множества помех, но даже без них отличить подземное скопление людей от естественных колебаний концентрации углекислого газа будет трудно. Тоже самое касается взрывчатки. Однако поиски тоннеля можно облегчить, если искать пятна характерной формы.
«Тоннели при взгляде сверху должны выглядеть как протяженные линии со множеством разветвлений. Соответственно, если мы получили гиперспектральное изображение поля и видим на нем серию пятен углекислого газа на одной линии, это уже не спишешь ни на природную флуктуацию, ни на шумы.
Если эта линия проходит там, где тоннель может находиться по здравому смыслу и по данным других видов разведки, то об обнаружении подземного сооружения можно говорить с высокой вероятностью», — пояснил Витольд Пожар.
Наиболее оптимально , по его мнению, было бы выкопать собственный тоннель и посмотреть, отличается ли земля над ним при «взгляде» в каком-либо диапазоне. После этого можно научить алгоритм обнаруживать именно такие признаки в других местах. Однако эксперт подчеркивает, что описанные им методы — лишь предположения. Источник SpyTalks может ошибаться насчет используемой Израилем технологии, и сам ученый скорее бы искал подземные сооружения в СВЧ-диапазоне, с помощью радара.
По мнению другого российского специалиста, тоннель потенциально можно обнаружить по косвенным признакам, по изменению вегетации над ним.
«Если стены тоннеля укреплены бетоном, то он нарушает естественное движение влаги по грунту. Соответственно, при неглубоком залегании это может отразиться на облике травы на гиперспектральном снимке. Такие камеры активно применяются в сельском хозяйстве — именно для точного измерения насыщенности растений влагой»,
— объяснил «Газете.Ru» Николай Казанский, профессор Самарского университета.
Оба ученых склоняются ко мнению, что гиперспектральная съемка, скорее всего, применяется как часть большого комплекса мер по поиску тоннелей, и не работает подобно «волшебному фонарю», автоматически подсвечивая подземные сооружения.
Радары, роботы и подземные дроны
Ветеран армии США и исследователь подземной войны Джон Спенсер в серии подкастов подтвердил важность гиперспектральной съемки с дронов для поиска тоннелей ХАМАС, а также рассказал о других технологических приемах, которые использует израильский профильный отряд спецназа «Яхалом».
По словам Спенсера, солдаты активно полагаются на георадар, чьи лучи способны проникать сквозь грунт.
Часть радиоизлучения на каждой глубине отражается и возвращается обратно к радару, и характеристики полученного таким образом сигнала зависят от свойства материала. Особенно хорошо в радиодиапазоне видны металлические и бетонные предметы, которые однозначно указывают на наличие тоннеля.
Однако существенный минус георадара — необходимость прижимать его непосредственно к земле для получения максимально четкой картинки. При размещении на дроне или самолете он будет работать гораздо хуже.
Также у «Яхалома» есть мобильные буровые установки для более «консервативного» обнаружения тоннеля. К тому же, через скважину под землю, вероятно, можно закинуть взрывчатку или ввести другое оборудование.
После того как тоннель найден, в него при необходимости спускают бойцов отряда «Самур», подразделения «Яхалома». Они снаряжены системой радиосвязи, пригодной для работы под землей, системой навигации и тепловизорами, чтобы ориентироваться и видеть противника в полной темноте. Кроме того, солдаты применяют разные виды дронов. Летающие используются для автоматического картографирования тоннеля, — Спенсер не уточняет, как именно, но вероятно на них установлены лидары (лазерные «радары») и/или камеры с подсветкой для создания точных 3D-моделей подземного сооружения.
Наземные дроны (гусеничные или колесные) снабжены пулеметом или гранатометом и системой дистанционного управления. Это позволяет поражать бойцов ХАМАС, не рискуя жизнью израильских солдат, заглядывая за каждый угол.
Также в подземных операциях участвуют кинологи с собаками, обученными действовать под землей. Несмотря на развитие техники, собаки остаются самым удобным и эффективным инструментом для поиска по запаху как взрывчатки, так и людей.
Эксперименты с «губчатой бомбой»
Если принято решение уничтожить тоннель, то по заданным координатам можно сбросить управляемую противобункерную бомбу, например GBU-28. Она способна пробить 30 метров грунта или 7 метров бетона, после чего в ней сдетонируют 300 кг тритонала. Если по каким-то причинам бомбардировка нежелательна, то выход из тоннеля можно запечатать с помощью взрывчатки или бульдозеров.
Кроме того, Израиль до начала войны с ХАМАС активно экспериментировал с «губчатой бомбой» (sponge bomb, отсылка к мультипликационному персонажу Губка Боб). В ней нет взрывчатого вещества, лишь две жидкости, разделенные перегородкой. При смешивании жидкости вспениваются и быстро затвердевают, запечатывая тоннель. Предположительно она напоминает монтажную пену, но гораздо более прочную, наподобие пенополиуретана.
Однако даже с учетом всех технических новшеств борьба с подземными тоннелями ХАМАС будет невероятно трудной. Палестинское движение знает о многих элементах тактики Израиля и готово им противодействовать, начиная с минирования тоннелей и создания ловушек и заканчивая использованием заложников в качестве «живого щита».
