Cyfrowy żołnierz

programy związane z opracowaniem tzw. systemów żołnierza przyszłości (ang. future soldier systems) skupiające się głównie, chociaż nie wyłącznie, na zwiększeniu świadomości sytuacyjnej pododdziałów, a nawet pojedynczych żołnierzy, poprzez zastosowanie systemów cyfrowych – przede wszystkim wprzęgnięcie owych żołnierzy w sieciocentryczne systemy zarządzania walką C4ISR zgodnie z koncepcją wojny sieciocentrycznej.

Programy w tym zakresie prowadzone są od lat 90. i pewne rozwiązania, a nawet całościowe systemy, zostały już przyjęte do wyposażenia niektórych sił zbrojnych. W większości założono jednak schemat rozwoju etapowego, więc wdraża się nie docelowe rozwiązania, ale pewne elementy, które wraz z modyfikacją bazy technicznej, zmieniającymi się wymaganiami i wnioskami z wykorzystania wdrożonych rozwiązań (także w warunkach bojowych) ulegają udoskonaleniu lub uzupełnieniu o inne części składowe.

U podstaw tworzenia rozwiązań cyfrowego żołnierza – oprócz potrzeby dogłębnej implementacji koncepcji wojny sieciocentrycznej, aż do poziomu pojedynczego bojownika – legły uwarunkowania prowadzenia działań zbrojnych, przede wszystkim przez zaawansowane technologicznie armie krajów zachodnich. W zdecydowanej większości są one złożone z żołnierzy zawodowych, którym należy zapewnić warunki skutecznego i możliwie bezpiecznego prowadzenia działań (chociażby ze względu na wysoki koszt wyszkolenia współczesnego żołnierza zawodowego oraz z uwagi na koszty polityczne, które ponoszą systemy militarne w razie wysokich strat własnych w ludziach, zwłaszcza w państwach demokratycznych). Ważnym czynnikiem jest dążenie do zapewnienia przewagi taktycznej nawet na najniższych poziomach prowadzenia walki, szczególnie podczas tzw. konfliktów asymetrycznych. W takich konfliktach rośnie znaczenie bezpośrednich działań realizowanych przez żołnierzy piechoty w bliskim kontakcie z nieprzyjacielem, odmiennie niż w wypadku konfliktów o dużej intensywności, podczas których decydujący wpływ na przebieg konfliktu ma zastosowanie uzbrojenia pozwalającego razić przeciwnika z dystansu (lotnictwo, artyleria). Doszło też do zniwelowania różnic w zakresie wykorzystywanej broni strzeleckiej, która jest podobna w nowoczesnych armiach oraz oddziałach militarnych o charakterze nieregularnym. Należy więc poszukiwać innych metod osiągnięcia taktycznej przewagi.

Co więcej, dwa kolejne czynniki wpływają na rosnącą rolę świadomości sytuacyjnej niewielkich pododdziałów i pojedynczych żołnierzy na współczesnym polu walki, chociaż są one równocześnie znacznie utrudniają one wdrożenie skutecznych systemów w tym zakresie. Pierwszym z nich jest rosnąca rola prowadzenia działań w warunkach miejskich. Szacuje się, że tereny zurbanizowane, charakteryzujące się dużym zagęszczeniem ludności (w tym ludności cywilnej) i istnieniem skomplikowanej infrastruktury warunkującej charakter działań, będą areną ok. 80% obecnych i przyszłych konfliktów zbrojnych. Infrastruktura miejska jest tymczasem wyjątkowo nieprzejrzysta dla technicznych środków obserwacji. W sytuacji przebywania na tych terenach ludności cywilnej, w wypadku armii zachodnich, prowadzących działania zgodnie z wymogami poprawności politycznej i pod rosnącym wpływem przekazów medialnych, dochodzi czynnik dążenia do minimalizacji strat wśród owej ludności. Wyklucza to wykorzystanie np. zmasowanego ostrzału artyleryjskiego i zmusza do prowadzenia bezpośrednich starć z wykorzystaniem spieszonej piechoty. Drugim czynnikiem jest trudność w ustaleniu statusu osób pojawiających się w przestrzeni bitewnej, szczególnie w rozróżnieniu między wrogimi bojownikami a ludnością cywilną (często są to grupy wzajemnie przenikające się, a granica między nimi jest nieostra).

W skład większości systemów cyfrowego żołnierza wchodzą poniższe podsystemy.

• Podsystem świadomości sytuacyjnej i transmisji danych. Na wdrożenie rozwiązań w tym zakresie jest obecnie ukierunkowana większość rozwiązań żołnierza przyszłości. Podsystem ten odpowiada za przekazywanie informacji o własnej lokalizacji, własnych oddziałach oraz oddziałach przeciwnika oraz o zadaniach swoich i innych jednostek. Kluczowym problemem do rozwiązania jest odpowiednia selekcja i dystrybucja informacji, tak by nie doszło do przeciążenia informacyjnego oraz by odpowiedni zakres informacji znalazł się na poszczególnych szczeblach dowodzenia. Wyzwaniem jest również zaprojektowanie intuicyjnego, łatwego w obsłudze interfejsu takiego systemu, tak by nie absorbował on zanadto żołnierza. Chodzi przy tym zarówno o odczytywanie, jak i wprowadzanie danych. Coraz częściej wykorzystuje się w tym celu rozwiązania komercyjne w postaci smartfonów lub niewielkich tabletów umieszczonych na nadgarstku lub klatce piersiowej (np. smartfon Samsung Galaxy Note II w amerykańskim systemie Nett Warrior). Postęp w zakresie komercyjnych rozwiązań w tej dziedzinie jest bowiem niezwykle szybki, a żołnierze są oswojeni z obsługą urządzeń, z którymi spotykają się w życiu codziennym. Kluczowe znaczenie z wojskowego punktu widzenia mają z kolei nie hardware, który z łatwością można zastąpić nowocześniejszym rozwianiem w miarę postępu technicznego, ale oprogramowanie i integracja całego systemu. Interfejs jest zazwyczaj uzupełniony zestawem słuchawkowym, często wyposażonym również aktywne ochronniki słuchu, oraz – w niektórych rozwiązaniach – wyświetlaczem nahełmowym, pozwalającym np. na wyświetlanie map i pełniącym równocześnie funkcję noktowizora. Coraz częściej przybiera on formę specjalnych okularów pracujących w trybie tzw. rzeczywistości rozszerzonej, integrującej obraz rzeczywisty z obrazami elektronicznymi. Tego typu rozwiązania mają rozwiązać problemy z adaptacją wzroku żołnierzy w sytuacji przejścia z obserwacji rzeczywistego obrazu na obserwację danych wirtualnych.

Do transmisji danych wykorzystuje się z kolei specjalistyczne radiostacje wojskowe (w tym lekkie radiostacje osobiste będące na wyposażeniu każdego żołnierza), najczęściej nowoczesne radiostacje programowalne. Odpowiadają one nie tylko za transmisję fonii, ale również – co jest kluczowe w systemach cyfrowego żołnierza – za przekazywanie różnorodnych danych, np. danych syntetycznych (informacji taktycznych w formie wykresów czy znaków, danych o położeniu pozyskiwanych z podsystemu pozycjonowania w formie np. mapy cyfrowej), obrazów i plików wideo, komunikatów w formie pisemnej.

Elementem systemu zwiększenia świadomości sytuacyjnej stają się coraz częściej doręczne systemy identyfikacji swój-obcy (identification, friend or foe,IFF), przede wszystkim w postaci lekkich transponderów odpowiadających zakodowanym sygnałem na zapytanie wysyłane przez interrogator. Planuje się także zastąpienie systemów łączności opartych na propagacji fal radiowych systemami działającymi na zasadzie przesyłania wiązki światła.

• Podsystem pozycjonowania. Dwiema jego zasadniczymi funkcjami są ustalenie własnej pozycji oraz jej transmisja do sieciocentrycznego systemu zarządzania walką. Do ustalenia własnej pozycji stosuje się systemy nawigacji, przede wszystkim satelitarnej (amerykański GPS, europejski Galileo, rosyjski Glonass oraz chiński Beidou). Ze względu na możliwość względnie łatwego zakłócenia nawigacji satelitarnej oraz zaburzony dostęp do sygnału w niektórych obszarach coraz częściej są one uzupełniane komplementarnymi systemami nawigacyjnymi, np. bezwładnościowymi.
• Podsystem współpracy z systemami bezzałogowymi. Systemy bezzałogowe są elementem sprzyjającym budowie świadomości sytuacyjnej w systemach cyfrowego żołnierza. Są to przede wszystkim bezpilotowe aparaty latające najniższego szczebla (np. brytyjsko-norweski Black Hornet o masie zaledwie 18 g i promieniu działania 1,6 km lub nieco, większy 600-gramowy amerykański SQ-4 Recon). Funkcje rozpoznawcze mogą też wypełniać niewielkie roboty lądowe, np. Recon Scout – wrzuca się go do pomieszczeń, które ma spenetrować. W dalszej perspektywie planowane jest zastosowanie na większą skalę systemów bezzałogowych w celu realizacji innych zadań. W pierwszej kolejności będą to zadania logistyczne – przykładami rozwiązań są tutaj m.in. kołowy pojazd bezzałogowy XM1217 rozwijany w ramach programu „Future Combat Systems”, lecz anulowany w 2009 r., pojazd SMSS Ox 1, służący zarówno jako środek transportu dla sprzętu dla spieszonej drużyny piechoty, jak i stacja ładowania używanych przez żołnierzy baterii, czy też czworonożny BigDog rozwijany przez firmę Boston Dynamics pod auspicjami DARPA. Opracowywane są również systemy do zadań bojowych. Niektóre, jak amerykański Talon Swords, są już stosowane operacyjnie, ale ze względu na ograniczoną autonomię ich użyteczność jest limitowana do realizacji stosunkowo prostych zadań, np. dozorowania.
• Podsystem energetyczny. Wszystkie systemy elektroniczne wymagają źródeł energii. Obecnie są to głównie akumulatory. Co prawda prowadzi się prace nad zwiększeniem ich efektywności (np. zastąpieniem akumulatorów litowo-jonowych litowo-siarkowymi, co ma zwiększyć tzw. gęstość energetyczną, czyli ilość energii zmagazynowaną w określonej objętości lub masie), ale pewne cechy – przede wszystkim konieczność ich regularnego ładowania – ograniczają ich użyteczność. Z tego względu rozwijane są inne źródła energii, niemające jednak zastąpić akumulatorów, lecz je uzupełnić. Przykładami takich rozwiązań są niewielkie rozkładane panele słoneczne oraz wykorzystanie efektu pizoelektrycznego (gdy specjalny układ umieszczony w butach żołnierza wytwarza prąd pod wpływem naprężeń wywołanych chodzeniem).
• Podsystem uzbrojenia. Pierwsze rozwiązania cyfrowego żołnierza koncentrowały się wokół wprowadzenia nowatorskich rozwiązań w zakresie indywidualnej broni żołnierza. Przykładem może być amerykański program „Future Combat Systems”, w ramach którego rozwijano broń XM29 Objective Individual Combat Weapon, integrującą karabinek kalibru 5,56 mm oraz granatnik kalibru 20 mm wystrzeliwujący amunicję programowalną za pomocą zaawansowanego systemu kierowania ogniem. Obecnie rezygnuje się z rozwoju tego typu futurystycznych rozwiązań. Okazały się one nieporęczne na polu walki ze względu na znaczną masę i rozmiary, a często również pękate kształty, utrudniające precyzyjne operowanie bronią. Tego typu systemy są również kosztowne zarówno jeśli chodzi o zakup, jak i eksploatację (droga amunicja precyzyjna). W zamian postępuje rozwój klasycznej broni strzeleckiej, zazwyczaj jednak w ramach osobnych programów, niezwiązanych ściśle z programami cyfrowego żołnierza. Elementem łączącym te pierwsze ze zmianami w dziedzinie broni strzeleckiej jest rozwój akcesoriów mocowanych na broni, w tym celowników dzienno-nocnych, które dzięki wyposażeniu w dalmierze laserowe oraz komputery balistyczne zaczynają pełnić rolę indywidualnych systemów kierowania ogniem. Co więcej, niektóre rozwiązania łączą się z urządzeniami rozwijanymi w ramach programów cyfrowego żołnierza, pozwalając na transmisję obrazu do innych elementów wyposażenia żołnierza (np. transmisję obrazu z celownika wychylonego razem z bronią zza przeszkody do wyświetlacza nahełmowego żołnierza) oraz za pośrednictwem systemu transmisji danych do sieciocentrycznego systemu zarządzania walką.

Ważnym elementem pozostaje za to rozwój lekkiej broni wsparcia, możliwej do przenoszenia przez pojedynczego żołnierza i zwiększającej siłę ognia pododdziału. Do tego rodzaju broni należą lekkie modułowe wyrzutnie pocisków przeznaczone do neutralizacji siły żywej oraz celów nieopancerzonych i lekko opancerzonych, np. francuski Enforcer o masie całkowitej 9 kg, kalibrze 86 mm i zasięgu 2 km, a także amerykański NAVAIR Spike o masie 4,5 kg, kalibrze 57 mm i zasięgu 3,2 km. Stosunkowo niewielka siła rażenia tego typu broni, wynikająca z ograniczonej masy głowicy bojowej, niwelowana jest przez system precyzyjnego naprowadzania. Innym rozwiązaniem jest amunicja krążąca, która służy zarówno za lekki i możliwy do przenoszenia przez pojedynczego żołnierza substytut amunicji artyleryjskiej, jak i za system rozpoznawczy ze względu na możliwość przebywania przez dłuższy czas w powietrzu nad pozycjami nieprzyjaciela.

• Podsystem osłony. Obejmuje on zarówno klasyczną pasywną ochronę balistyczną (w tym wypadku wyzwaniem jest redukcja jej masy przy zachowaniu poziomu ochrony), środki ochrony przed skażeniami, jak i systemy redukujące możliwość otrzymania trafienia – przede wszystkim akustyczne detektory strzału.
• Podsystem umundurowania i oporządzenia. Rozwój umundurowania, zwłaszcza w zakresie zastosowania odpowiednich materiałów (zapewniających odpowiedni mikroklimat w trudnych warunkach pogodowych i coraz częściej cechujących się niepalnością), ergonomicznego kroju oraz nowych wzorów kamuflażu, postępuje nieustannie pod wpływem doświadczeń wyniesionych ze współczesnych konfliktów zbrojnych. Nowe rozwiązania w tej dziedzinie mogą być elementem programów cyfrowego żołnierza, mogą być też rozwijane niezależnie od nich. Elementem silnie powiązanym z tymi programami jest oporządzenie, gdyż poza dotychczasowymi funkcjami (przenoszeniem wyposażenia oraz ochroną balistyczna) powinno ono być zaprojektowane pod kątem wygodnego przenoszenia elementów systemu (np. radiostacji, źródeł energii, urządzeń wchodzących w skład interfejsu). Projekt oporządzenia musi uwzględniać też takie niuanse, jak przebieg okablowania systemu cyfrowego żołnierza – przewody nie mogą blokować systemu zrzutu kamizelki w sytuacji awaryjnej.
• Podsystem monitorowania stanu żołnierza. Jest on przeznaczony do ciągłej diagnozy stanu zdrowia żołnierza i gotowości do wykonywania przez niego zadań. Służą do tego biosensory, np. zakładane do uszu i mierzące istotne parametry, takie jak temperatura ciała czy tętno. W module monitorowania życia rozwijanym w ramach polskiego programu „Tytan” stelażem dla sensorów są szelki lub koszulka. Informacja na temat kondycji żołnierza transmitowana jest do sieciocentrycznego systemu zarządzania polem walki, dzięki czemu pomoc będzie docierała w pierwszej kolejności do najciężej rannych. W razie śmierci żołnierza system będzie generował sygnał dezaktywacji, co poskutkuje skasowaniem informacji przechowywanych przez urządzenia elektroniczne przenoszone przez zmarłego (np. map, kodów komunikacyjnych, śladu GPS). W bardziej futurystycznych rozwiązaniach planuje się zastosowanie mundurów, które nie tylko będą monitorować funkcje życiowe żołnierza, ale również będą w stanie automatycznie założyć mu opaskę uciskową lub podać lek.
• Podsystem wsparcia mobilności. Ze względu na rosnącą masę wyposażenia przenoszonego przez żołnierza, która zmniejsza jego efektywność oraz może prowadzić do kontuzji i urazów, dąży się do wyposażenia żołnierzy w egzoszkielety pozwalające przenosić większy ciężar. Do rozwiązań tego typu należy amerykański HULC (Human Universal Load Carrier) o masie 23 kg, który umożliwia przenoszenie obciążenia nawet do 90 kg, czy francuski Hercules. Egzoszkielety nie wymagają sterowania, lecz samoczynnie dostosowują się do ruchów ludzkiego ciała. Rozwiązania tego typu są rozlicznie testowane, nie doszło jednak do ich wdrożenia na większą skalę. Na przeszkodzie stoją bowiem istotne przeszkody. Co prawda nowoczesne egzoszkielety w coraz mniejszym stopniu krępują ruchy, ale nierozwiązaną kwestią jest zaopatrzenie ich w zapas energii pozwalający im działać przez dłuższy czas (np. wspomniany Hercules pozwala na pokonanie zaledwie 20 km) oraz w sytuacji utraty zasilania lub uszkodzenia elementów systemu.
• Inne. Wśród ciekawych i bardzo przydatnych rozwiązań integrowanych w systemy cyfrowego żołnierza znajdują się np. doręczne translatory pozwalające na komunikację z ludnością cywilną w regionie operacji.

W rozwoju systemów cyfrowego żołnierza przodują Amerykanie. Od lat 90. do 2007 r. realizowany był program Land Warrior, od 2010 r. prowadzony jest zaś jego następca – Nett Warrior (nazwa pochodzi o nazwiska płk R.B. Netta, odznaczonego podczas drugiej wojny światowej Medalem Honoru). Nowy system jest lżejszy od poprzedniego, sprawniejszy pod względem informatycznym (ma m.in. szybszy procesor, więcej pamięci operacyjnej), działa dłużej na bateriach, w większym stopniu wykorzystuje rozwiązania komercyjne oraz charakteryzuje się większą modułowością, rozumianą jako możliwość rozmaitej konfiguracji z uwzględnieniem wymagań danej misji. Głównym założeniem przy jego opracowaniu, wynikającym z wniosków z użytkowania poprzedniego systemu, była konieczność ograniczenia oddziaływania na użytkownika, czyli spieszonego żołnierza. Ograniczenie to dotyczy nie tylko konieczności ograniczenia masy i wymiarów systemu, ale także unikania rozpraszania uwagi obsługą systemu, tak by przyspieszał on, a nie spowalniał, podejmowanie decyzji. Wśród innych rozwiązań w tym zakresie można wymienić takie programy, jak rosyjski Ratnik, francuski Felin (Fantassin à Équipement et Liaisons Intégrés, Integrated Infantryman Equipment and Communications), brytyjski FIST (Future Integrated Soldier Technology), niemiecki IdZ-ES (Infanterist der Zukunft-Erweitertes System), szwajcarski IMES czy izraelski Dominator. W Polsce realizowany jest program Zintegrowany Indywidualny System Walki „Tytan”, lecz notuje on duże opóźnienie.

Rafał Kopeć

M. Dąbrowski, Jest czy może dopiero będzie? Program żołnierza przyszłości, „Nowa Technika Wojskowa” 2018, nr 3; Designing Soldier Systems: Current Issues in Human Factors, P. Savage-Knepshield (ed.), Ashgate Publishing Group, Farnham–Burlington 2012; Ł. Kamieński, Nowy wspaniały żołnierz. Rewolucja biotechnologiczna i wojna w XXI wieku, Wydawnictwo Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków 2014; I.R. Porche III, C. Paul, C.S. Serena et al., Tactical Cyber: Building a Strategy for Cyber Support to Corps and Below, Rand Corporation, Santa Monica 2017.