Raytheon Technologies : Les armes hypersoniques rencontrent les défenses de la vitesse de la lumière

Ce sont deux des plus grandes menaces pour la puissance militaire américaine et alliée, et elles pourraient difficilement être plus différentes.

L’un est le missile hypersonique, qui se déplace à plus de cinq fois la vitesse du son et peut frapper des cibles à de grandes distances. L’autre est l’UAV, ou véhicule aérien sans pilote – en particulier les drones prêts à l’emploi modifiés en armes bon marché qui sont d’un coût prohibitif à vaincre.

Aussi différentes que soient ces menaces, il existe une seule technologie émergente – les micro-ondes à haute puissance – qui pourrait jouer un rôle énorme dans la défense contre les deux.

Les systèmes à micro-ondes haute puissance, qui utilisent une énergie radio hautement concentrée pour endommager l’électronique de leurs cibles, font partie des options que Raytheon Missiles & Defense, une entreprise de Raytheon Technologies, s’associe au département américain de la Défense pour explorer dans le cadre d’une approche en couches à la défense aérienne.

« Nos adversaires proposent des moyens de plus en plus sophistiqués et innovants pour nous attaquer », a déclaré Colin Whelan, vice-président des technologies avancées pour Raytheon Missiles & Defense. « Nous avons besoin de solutions à moindre coût pour les contrer. »

L’entreprise construit un ensemble de technologies qui se répartissent en trois catégories :

  • Systèmes à petite échelle pour la défense aérienne à courte portée.

  • Des systèmes plus grands pour la défense aérienne à plus longue portée.

  • Petites charges utiles micro-ondes haute puissance aéroportées pour plates-formes manoeuvrables comme les drones.

Exploiter le pouvoir de l’énergie

L’avantage des micro-ondes à haute puissance et des autres armes à énergie dirigée est qu’une fois qu’elles sont construites, elles sont peu coûteuses à tirer – et leurs munitions ne sont limitées que par la disponibilité de l’énergie. Cela les rend bien adaptés pour affronter des drones qui attaquent par dizaines.

« Cette technologie permet d’éliminer tout un essaim de menaces électroniques en un seul coup », a déclaré Whelan.

Le groupe Advanced Technology de Raytheon Missiles & Defense, une équipe d’élite d’innovateurs, aide l’armée américaine à explorer comment elle peut intégrer la technologie des micro-ondes à haute puissance dans les avions, les missiles de croisière, les navires de surface et les véhicules terrestres. Associées à des lasers à haute énergie, les micro-ondes donneraient aux commandants militaires un puissant coup de poing à énergie dirigée.

Tout comme les micro-ondes à haute puissance utilisent une énergie radio concentrée, les lasers projettent des faisceaux de particules lumineuses sur leurs cibles. Mais tandis que les lasers brûlent leurs cibles, les micro-ondes à haute puissance attaquent leurs composants électroniques.

« Nous augmentons la puissance pour créer suffisamment d’énergie pour perturber électroniquement une cible », a déclaré Paul Head, qui dirige les programmes de micro-ondes à haute puissance chez Raytheon Missiles & Defense. « Cela fait tomber le drone du ciel. »

Vitesse de la lumière contre le son

Les micro-ondes à haute puissance ont un avantage important sur les armes hypersoniques – elles sont beaucoup plus rapides. Alors que les armes hypersoniques se déplacent à plus de cinq fois la vitesse du son – 343 mètres par seconde ou plus – les micro-ondes à haute puissance se déplacent à la vitesse de la lumière – 300 millions de mètres par seconde.

« Lorsqu’il s’agit de vaincre une menace qui repousse les limites de la vitesse d’un objet physique, vous vous tournez naturellement vers une défense qui se déplace à la vitesse de la lumière », a déclaré Whelan.

Les armes hypersoniques sont également maniables ; ils peuvent dévier pour éviter d’être détectés et même contourner les batteries de défense antimissile faisant face à l’adversaire. Mais les défenses qui se déplacent à la vitesse de la lumière ont toujours l’avantage, a déclaré Whelan.

« Peu importe la maniabilité d’un adversaire », a-t-il déclaré. « Ils descendent si vous avez des défenses à la vitesse de la lumière. »

Un terrain d’essai virtuel

L’innovation ne s’arrête pas là. La technologie avancée utilise des méthodes d’ingénierie numérique telles que la modélisation et la simulation pour prouver dans la mesure du possible que les technologies hyperfréquences à haute puissance fonctionnent avant un prototypage coûteux.

« Nous appelons cela appuyer sur le bouton » Je crois «  », a déclaré Head. « Grâce à nos puissantes plates-formes de modélisation, associées à des données de test en direct, nous pouvons montrer que le système fonctionne et ajoute des avantages significatifs à une défense multicouche moderne en termes de coût et de profondeur de magasin. »

Les plates-formes de modélisation permettent à l’entreprise de démontrer que l’effet de l’énergie dirigée sur la cible est à la fois prévisible et mesurable, offrant la meilleure défense pour une mission.

« Nous avons une bonne compréhension des effets de ces armes et des plates-formes qu’elles sont conçues pour contrer », a déclaré Head. « Nous mûrissons la technologie et cherchons à démontrer les micro-ondes à haute puissance sur le terrain. »

L’UT Austin aide l’armée à tester des défenses de drones dans le centre-ville d’Austin

Un mercredi matin récent, Ph.D. L’étudiant Ryan Farell montait au dernier étage du Darrell K Royal-Texas Memorial Stadium de l’Université du Texas à Austin – il était en mission pour détecter les drones qui tentaient de ne pas être détectés tout en simulant des itinéraires d’attaque.

Les sorties aériennes faisaient partie d’un exercice de l’armée américaine appelé DiDEX 3 (expérience de défense en profondeur), qui s’est déroulé du 6 au 10 décembre dans le coin nord-est du centre-ville d’Austin. L’exercice a testé les technologies les plus avancées pour repérer et arrêter les assauts de drones dans les zones urbaines.

« Il s’agit d’un événement passionnant et critique pour la sécurité nationale qui permet à nos étudiants et à nos professeurs de mieux comprendre comment l’armée fonctionne dans des scénarios réels », a déclaré Seth Wilk, directeur du bureau d’avancement de la recherche sur la défense de l’UT Austin.

Le personnel de l’événement se prépare pour une journée d’expérimentation de la technologie des drones au DKR Texas Memorial Stadium.

L’événement était parrainé par le Combat Capabilities Development Command C5ISR Center, qui fait partie de l’Army Futures Command (AFC). Le commandement, qui a choisi Austin pour son quartier général en 2018, associe l’armée à des entreprises privées et à des chercheurs universitaires pour accélérer l’innovation et la modernisation des technologies militaires.

Farell était monté au sommet du stade parce qu’il avait eu la possibilité d’être intégré à des soldats à l’aide de capteurs et de logiciels de contrôle de 10 fournisseurs différents. Lui, Maruthi Akella, professeur au département de génie aérospatial et de mécanique du génie, et quatre étudiants du ROTC ont évalué la rapidité et l’efficacité avec lesquelles chaque technologie a détecté les drones, ainsi que la facilité d’utilisation de chacun pour les soldats à installer et à utiliser.

Farell, qui fait partie de l’Institut d’Oden pour l’ingénierie et les sciences informatiques de l’UT et un expert en apprentissage par renforcement approfondi et en science des données, explore l’utilisation de l’apprentissage automatique pour combiner divers flux de données de capteurs, tels que la vidéo, l’infrarouge, les ondes radio et le lidar. — en une seule image d’exploitation. « Il se peut qu’il soit très difficile de détecter quelque chose dans le spectre infrarouge, mais que vous puissiez entendre la fréquence radio, car elle traverse un bâtiment », dit-il. « Ou il se peut que vous ne puissiez pas détecter l’objet avec un radar, car le drone a été modifié pour échapper au radar, mais vous pouvez le détecter visuellement. La question est de savoir comment les intégrer tous.

Akella, un expert en robotique autonome, conçoit des systèmes pour aider les véhicules spatiaux sans pilote et les robots mobiles à communiquer entre eux et à répondre collectivement aux menaces, indépendamment de la direction humaine. Chez DiDEX 3, il a recoupé les données de divers capteurs pour voir avec quelle fiabilité ils aidaient à identifier les véhicules potentiellement hostiles. « Un système a détecté un drone, mais je veux une confirmation indépendante », dit-il. « Je vais rechercher un flux de données différent pour m’assurer que, oui, il y avait un véhicule à ce moment-là à ce moment-là. »

Les deux chercheurs affirment que DiDEX 3 les aidera à créer des technologies en leur donnant un aperçu des capacités d’aujourd’hui.

« Étant donné qu’une grande partie de la recherche est effectuée par des entreprises privées, il n’est pas évident de connaître l’état de l’art actuel », explique Farell. « Pouvoir participer à un événement comme celui-ci, vous voyez quelles sont les sorties de leurs systèmes, qui ne vous sont pas accessibles autrement. »

DiDex Army Futures Command UT Austin
Drone Shield, l’un des sélectionnés, participe à DiDEX 3 cette année, se préparant à démontrer sa technologie dans le cadre de l’exercice.

DiDEX 3 était le troisième d’une série d’essais visant à contrer les systèmes d’aéronefs sans pilote (UAS). D’autres ont eu lieu en Virginie et à la Nouvelle-Orléans. Au cours de la semaine, des mini-essaims de jusqu’à sept drones ont été lancés dans plus de 400 sorties simulées à partir de 40 emplacements. Les scénarios comprenaient des grèves lors d’événements sportifs au stade et une inauguration au Capitole.

L’une des principales attractions d’Austin était son centre-ville concentré, explique Bill Newmeyer, chef de la branche d’évaluation et d’interopérabilité des capteurs du centre C5ISR.

« Lorsque vous entrez dans des environnements urbains denses, les capteurs censés détecter ces drones sont limités par les immeubles de grande hauteur », explique-t-il. Parce que chaque type de capteur a des limites, le logiciel en superpose une variété dans une seule image de ce qui se passe dans l’espace aérien – une stratégie appelée défense en profondeur.

À partir de capteurs situés à des endroits tels que le stade et la bibliothèque d’État du Texas (à côté du Capitole), une équipe d’ingénieurs basée à l’hôtel Sheraton Austin, sur la 11e rue près de l’I-35, a traité les données brutes en une image opérationnelle commune. Ils ont utilisé l’intelligence artificielle pour identifier le type de véhicule que chaque UAS pourrait être, s’il était hostile et sur quelle piste il se dirigeait. Ils ont diffusé l’image résultante aux soldats au sol, qui pouvaient la voir sur des smartphones attachés à leur gilet pare-balles.

Une attraction supplémentaire pour l’AFC était la coopération immédiate de la ville, de l’État et de l’université. « Le partenariat entre le gouvernement, les universités et l’industrie à Austin a été un énorme succès », déclare John Klopfenstein, chef d’équipe pour Unique Mission Cell, un groupe du centre C5ISR qui mène des expériences pour découvrir et réduire les vulnérabilités du système.

DiDex Army Futures Command UT Austin
Drone volant près du Texas State Capitol lors de l’un des scénarios de test qui ont eu lieu pendant l’événement.

Wilk est d’accord. « Cela montre comment le monde universitaire et l’armée américaine peuvent collaborer avec succès sur les priorités de modernisation. La participation et l’engagement de nos étudiants et de nos professeurs ont permis des améliorations immédiates, que l’armée a intégrées à ses systèmes tout au long de la semaine.

Pour Farell et Akella, la prochaine étape consistera à soumettre des rapports détaillés à partager avec le personnel militaire et les fournisseurs dont ils ont testé les technologies cette semaine-là. Leurs évaluations aideront les entrepreneurs à développer la prochaine génération de défenses contre les drones tout en aidant l’AFC à concevoir de futures expériences technologiques comme DiDEX 3.

Dans le même temps, ils rechercheront de nouvelles possibilités de recherche : des problèmes pratiques que l’expertise de l’UT pourrait aider à résoudre. « Où sont les lacunes technologiques ? » demande Akella. « Où sont les lacunes dans les connaissances qui motiveraient d’autres recherches fondamentales que nous pouvons faire à l’université ? »

Farell a hâte de faire partie de cette recherche. À l’UT Austin, il apprécie la chance d’aider à concevoir l’avenir des défenses américaines, même pendant qu’il poursuit ses études.

« C’est une excellente occasion de rester pertinent », dit-il. « Nous pouvons voir la technologie actuelle et ses limites, et nous pouvons suggérer de futures initiatives de recherche. Je suis enthousiasmé par cela, car je veux être impliqué dans la recherche pendant longtemps.