Atak dronów

Nie ma wątpliwości, że drony znacząco ułatwiają ochronę obwodową, szczególnie w przypadku obiektów o infrastrukturze rozproszonej. A co się stanie, kiedy drony zostaną wykorzystane przez ciemną stronę mocy? Czy polskie firmy są na taki scenariusz przygotowane? Jak się bronić przed atakiem dronów?
Monika Żuber-Mamakis

Dron dronowi nierówny. Jedne to niewinne, w zasadzie dziecięce zabawki, inne z sukcesem są wykorzystywane jako groźna broń. Mówiąc „dron”, najczęściej mamy na myśli bezzałogowy statek powietrzny. Nie zapominajmy jednak, że istnieje też kategoria dronów, które doskonale sobie radzą pod wodą. W obu przypadkach mogą zarówno służyć do ochrony obiektów przemysłowych, jak i stać się skutecznym narzędziem atakującym lub szpiegującym. Jak temu zapobiec?

Nim przejdziemy do współczesnych zastosowań dronów, czyli bezzałogowych statków powietrznych (Unmanned Aerial Vehicle – UAV), a przede wszystkim temu, jak radzić sobie z zagrożeniami, jakie mogą im towarzyszyć, przyda się kilka słów o samych dronach. Przy okazji małe wyjaśnienie: w polskiej nomenklaturze występuje też akronim BSP, my jednak pozostaniemy przy lepiej rozpoznawalnym UAV, skoro nawet twórcy Prawa lotniczego się nim posługują.

Skąd się wzięły trutnie

Termin „dron” pojawił się naszym języku stosunkowo niedawno. Przed dwunastoma laty na pytanie, jak odmieniać „dron czy drona”, odpowiedzi udzielił, w ramach Poradni językowej PWN, prof. Mirosław Bańko: Jak się przekonałem, w mediach przeważa forma męska, ściślej – męskozwierzęca, czytamy bowiem np. „USA straciły kolejnego drona” (jak kolejnego trutnia), a nie „USA straciły kolejny dron”. Już z tego można wnioskować, że drony są w naszej rzeczywistości zjawiskiem stosunkowo młodym.

Profesor M. Bańko zapewne nie bez powodu przytoczył przykład z trutniem. Otóż drone w języku angielskim oznacza „truteń”. Tej nazwy użyli już w roku 1935 konstruktorzy z brytyjskiej wytwórni lotniczej de Havilland. Kiedy w 1931 r. brytyjskie Ministerstwo Lotnictwa (Air Ministry) złożyło zamówienie na samolot sterowany radiem, który miał służyć jako cel podczas szkoleń artylerzystów brytyjskiej armii oraz królewskiej marynarki, siłą rzeczy musiał być to samolot bezzałogowy. W ten oto sposób w roku 1935 na bazie samolotu de Havilland DH-60T „Tiger Moth” powstał model bezzałogowy DH.82 „Queen Bee”, czule nazywany przez twórców trutniem, czyli… dronem.

Mniej więcej w tym samym czasie statkami bezzałogowymi zajął się inny Brytyjczyk, Reginald Denny. Zajmował się on sprzedażą zabawek, a dokładnie sterowanych radiowo modeli samolotów. R. Denny wpadł na pomysł, by zabawkowe samoloty zdecydowanie powiększyć, by mogły stać się celem ćwiczebnym dla wojsk przeciwlotniczych. W roku 1935 firma Reginald Denny Industries zaprezentowała prototyp drona – RP-1, czyli Radioplane One. Denny był o tyle skutecznym sprzedawcą, że choć jego samolot nie do końca poradził sobie podczas prezentacji dla amerykańskiej armii, wojsko podpisało umowę na kolejne trzy prototypy.

Jednak Brytyjczycy wcale nie byli pierwsi. Tak naprawdę palmę pierwszeństwa należałoby wręczyć genialnemu Nikoli Tesli. To właśnie on we wrześniu 1898 r. zaprezentował na pierwszej Wystawie Elektrycznej w Madison Square Garden nowy wynalazek, który nazwał teleautomatonem. Było to pierwsze w historii urządzenie sterowane radiowo. Teleautomaton został zamontowany w niewielkiej łodzi zasilanej przez akumulatory umieszczone w kadłubie. Odbiornik radiowy zamontowany w modelu był połączony ze śrubą napędową, sterem kierunkowym i zanurzenia. Teleautomaton nie zrobił furory. Pech Tesli polegał na tym, że jak zawsze wyprzedził swoje czasy. W tym przypadku miał choć tyle szczęścia, że udało mu się wynalazek opatentować (nr patentu: US613,809). To tyle historii, a jak wygląda „bezzałogowa” teraźniejszość?

Dron, jaki jest, każdy widzi

Bezzałogowy statek powietrzny, BSP (Unmanned Aerial Vehicle – UAV) lub bezzałogowy system powietrzny (Unmanned Aerial System – UAS), zwany też dronem, to statek powietrzny, który nie wymaga do lotu załogi obecnej na pokładzie oraz nie ma możliwości zabierania pasażerów, pilotowany zdalnie lub wykonujący lot autonomicznie.
Polskie prawo nie definiuje, czym jest dron, ale bezzałogowy statek powietrzny pojawił się w znowelizowanej w 2011 r. ustawie Prawo lotnicze. W myśl art. 126 tejże ustawy „w polskiej przestrzeni powietrznej mogą być wykonywane loty bezzałogowych statków powietrznych”, a „bezzałogowy statek powietrzny (UAV) musi być wyposażony w takie same urządzenia umożliwiające lot, nawigację i łączność jak załogowy statek powietrzny wykonujący lot z widocznością (VFR) lub według wskazań przyrządów (IFR) w określonej klasie przestrzeni powietrznej. Odstępstwa mające zastosowanie w tym zakresie dla załogowych statków powietrznych stosuje się jednakowo do bezzałogowych statków powietrznych (UAV)”.

Po jasnej stronie mocy

Drony, pierwotnie przeznaczone do zastosowań wojskowych, z czasem weszły do użytku cywilnego. Są więc drony transportowe, rolnicze, meteorologiczne oraz wykorzystywane przez służby ratunkowe i leśne. Niektóre mapują teren, wspomagając geodetów, inne nadzorują uprawy i oczywiście stanowią doskonałe uzupełnienie ochrony perymetrycznej obiektów przemysłowych. Wraz z coraz szerszym wachlarzem zastosowań rośnie gama modeli dronów konsumenckich. Po niebie pomykają więc trikoptery, quadkoptery, heksakoptery lub oktokoptery z odpowiednio: 3, 4, 6 lub 8 wirnikami. Ich cena zależy od różnych cech urządzenia, takich jak jego rozmiar, liczba czujników i rodzaj wyposażenia, a także od zastosowanych baterii i trybu lotu. Jednak eksperci wskazują, że urządzenia te tanieją ze względu na niższe koszty produkcji i malejące ceny materiałów. Oczywiście z zastrzeżeniem, że ten trend nie dotyczy dronów wojskowych.

Rosnąca popularność dronów powoduje, że wg raportu firmy MarketsandMarkets dla globalnego rynku produkcji dronów prognozowany wzrost CAGR (skumulowany wskaźnik wzrostu roczny) wyniesie ok. 13% w okresie prognozy 2019–24. Z kolei analitycy z Emergen Research skupili się na wartości globalnego rynku dronów wykorzystywanych do inspekcji i monitoringu. Uważają, że w latach 2021–30 zwiększy się ona z 10 do 36 mld USD, co przełoży się na średni coroczny wzrost na poziomie 16%.

Eksperci PIE szacują, że wartość polskiego rynku dronów wyniesie do 2026 r. 3,26 mld zł, ale efekt dla całej gospodarki może sięgać nawet 576 mld zł wg scenariusza umiarkowanego.

O ocenę wartości polskiego rynku dronów pokusiło się w 2019 r. Ministerstwo Infrastruktury, które wraz z Polskim Instytutem Ekonomicznym opracowało Białą księgę rynku bezzałogowych statków powietrznych. Pracujący nad publikacją eksperci szacują, że wartość polskiego rynku dronów wyniesie do 2026 r. 3,26 mld zł, ale efekt dla całej gospodarki może sięgać nawet 576 mld zł wg scenariusza umiarkowanego. PIE zwraca także uwagę na tendencje rozwojowe lotnictwa bezzałogowego, które podlega szybkiej automatyzacji, kreując nowy wymiar Internetu rzeczy w przestrzeni powietrznej, tzw. U-space.

To oczywiste, że drony znakomicie sprawdzają się w ochronie obwodowej. Zapewniają lepszy zasięg i szybszy czas reakcji. Korzystanie z nich zmniejsza koszty związane z ochroną fizyczną obiektu. Mówiąc wprost, pozwala na zmniejszenie liczby osób patrolujących teren. Co jednak się stanie, kiedy wrogie drony naruszą granicę obiektu? Co zrobić, by do tego nie dopuścić?

Mroczne widmo

Rozwój technologii udoskonalających funkcjonowanie bezzałogowych statków powietrznych to dla wielu gałęzi gospodarki dobrodziejstwo. Niestety, to tylko jedna strona medalu. Drugą jest zastosowanie dronów do szpiegowania, przemytu, transportu broni i innych niecnych zadań.

Nie każdy przykład użycia UAV musi mieć wojnę w tle. I tak 15 września 2013 r. podczas wiecu wyborczego w Dreźnie mały kwadrokopter przeleciał niedaleko kanclerz Niemiec Angeli Merkel i ministra obrony Thomasa de Maiziere’a, zawisając przez chwilę przed obojgiem, by po chwili spaść u stóp Merkel. Nie był to atak. W ten sposób Niemiecka Partia Piratów próbowała zwrócić uwagę na fakt, że bez odpowiednich regulacji łatwo doprowadzić do sytuacji, gdy drony z jednej strony będą ingerować w życie prywatnych ludzi, z drugiej – mogą prowadzić do ograniczenia swobód obywateli.

Niespełna pięć lat później, 4 sierpnia 2018 r. dwa drony zdetonowały materiały wybuchowe w pobliżu Avenida Bolívar w Caracas, gdzie prezydent Wenezueli Nicolás Maduro przemawiał do Boliwariańskiej Gwardii Narodowej przed Centro Simón Bolívar Towers i Palacio de Justicia de Caracas. To chyba jeden z najbardziej spektakularnych przykładów zastosowania dronów nie bezpośrednio na polu walki, choć przeciwko politycznemu antagoniście. Prezydent Maduro z tego ataku wyszedł cało.

Drony są coraz częściej wykorzystywane przez gangi i organizacje terrorystyczne. Przestępcy używają ich do przemytu nielegalnych substancji, organizacje terrorystyczne, takie jak ISIS, również zaopatrzyły się drony, tyle że uzbrojone. W USA problemem jest kontrabanda przenoszona drogą powietrzną. Władze tego kraju od ok. 2013 r. walczą z nielegalnymi dostawami do więzień dokonywanych drogą powietrzną, i nadal z problemem się nie uporały. Podobne przypadki miały miejsce również we Włoszech i Francji. Oprócz przenoszenia ładunków lub monitorowania wrażliwych miejsc drony mogą być również wykorzystywane jako punkty wyjścia dla ataków przeciwko cyberbezpieczeństwu, stanowiąc tym samym zagrożenie bezpieczeństwa fizycznego, wywiadowczego i cyfrowego, co stwarza złożony dylemat bezpieczeństwa.

Akcja wywołuje reakcję

Ataki dronów mogą stanowić zagrożenie dla wielu branż i przedsiębiorstw, tych o znaczeniu zarówno krytycznym, jak i nie. Zresztą, jak zauważa Jacek Grzechowiak w tekście Infiltracja, sabotaż i akty terrorystyczne – nie tylko przemysł obronny musi być na to gotowy na str. 32, to w istocie przestępcy decydują o tym, jaki obiekt ma znaczenie krytyczne. Drony mogą nie tylko szpiegować to, co dzieje się na terenie infrastruktury krytycznej, ale także infiltrować tereny przygraniczne, wywoływać niepokoje podczas dużych wydarzeń, służyć do przemytu.

Zwiększenie sprzedaży dronów na całym świecie przekłada się na wzrost ryzyka naruszenia prywatności, zagraża szczelności granic państwowych, wpływa na bezpieczeństwo lotnisk i ułatwia nielegalne filmowanie obiektów IK. Skutkiem jest wzrastający popyt na systemy antydronowe. To zaś powoduje, że tak jak rośnie wartość rynku produkcji dronów, tak też rośnie wartość rynku systemów antydronowych. Według analiz MarketsandMarkets globalny rynek systemów C-UAV osiągnie w roku 2027 wartość ok. 3,8 mld USD, co zważywszy na fakt, że w roku 2023 wartość ta oceniana jest na 1,47 mld USD, daje CAGR wynoszący 27,7%.

Nowa nadzieja, czyli systemy antydronowe

Aby przeciwdziałać zagrożeniom, potrzebny jest dobry system antydronowy, skutecznie wykrywający bezzałogowe statki powietrzne. Powinien on przede wszystkim błyskawiczne reagować na UAV próbujące naruszyć chroniony obszar i albo zakłócić ich działanie, albo je zneutralizować. Celem jest uniemożliwienie dronowi wypełnienia jego misji, niezależnie od tego, czy jest nią obserwacja, gromadzenie danych wywiadowczych, czy przeprowadzenie ataku. Wielowarstwowy mechanizm obronny, na który składają się wykrywanie, weryfikacja, śledzenie i neutralizacja wrogiego UAV, ma kluczowe znaczenie, niezależnie od tego, czy chodzi o zagrożenia dalekiego, czy krótkiego zasięgu, stacjonarne czy mobilne.

Wykryty dron powinien zostać zneutralizowany, co nie oznacza, że zniszczony (choć polskie prawo na to pozwala), lecz doprowadzony do tego, by nie mógł wykonać misji.

Należy jednak pamiętać, że w Polsce neutralizacja zagrożenia ze strony UAV obwarowana jest kilkoma warunkami przewidzianymi w art. 126a Prawa lotniczego. Trzeba przyznać, że jest to artykuł stosunkowo pojemny i dający spore pole manewru co do zwalczania wrogich urządzeń. Wystarczy, by dron np. stwarzał zagrożenie dla chronionych obiektów, urządzeń lub obszarów, zakłócał przebieg imprezy masowej albo zagrażał bezpieczeństwu jej uczestników bądź wywoływał uzasadnione podejrzenie, że może zostać użyty jako środek ataku terrorystycznego.

Ważniejsze jest jednak to, że nie każdy, komu nie podoba się dron latający nad posesją, może próbować go uziemić. Ustawa mówi wprost, że uprawnieni są do tego, w zależności od rodzaju zagrożenia, funkcjonariusze policji, Straży Granicznej, Służby Ochrony Państwa, ABW, Agencji Wywiadu, CBA, Służby Kontrwywiadu Wojskowego, Służby Wywiadu Wojskowego, Służby Celno-Skarbowej i Służby Więziennej, Straży Marszałkowskiej, żołnierze Żandarmerii Wojskowej i Sił Zbrojnych RP oraz pracownicy specjalistycznych uzbrojonych formacji ochronnych. Przeciętny Kowalski do czegoś, co bzyczy mu nad głową, strzelać nie może. Nawet z procy.

A z jakich urządzeń mogą korzystać uprawnione podmioty? Otóż same urządzenia można podzielić na dwa główne rodzaje: sprzęt do monitorowania dronów może być bowiem pasywny (np. tylko nasłuch) lub aktywny (wysyłanie sygnału i analizowanie danych zwrotnych). Może oferować kilka funkcji, choć niekoniecznie wszystkie jednocześnie:

1. wykrywanie intruza,
2. rozpoznanie rodzaju UAV,
3. zlokalizowanie i śledzenie,
4. powiadamianie o zagrożeniu.

Samo wykrycie zagrożenia to zwykle za mało. Przydatna jest też klasyfikacja wykrytego obiektu. Technologia, która klasyfikuje drony, zwykle będzie w stanie oddzielić drony od innych typów obiektów, np. ptaków czy samolotów. Identyfikacja pozwala poznać konkretny model urządzenia, w niektórych przypadkach nawet adres MAC. Już otrzymanie powiadomienia, że nad chronionym obiektem pojawił się dron-intruz, jest przydatne. Ale znacznie lepsze jest, jeśli system antydronowy poda dokładną lokalizację statku powietrznego i jego operatora.

Występują cztery główne rodzaje urządzeń monitorujących przestrzeń i wykrywających bezzałogowe statki powietrzne:

1. Analizatory częstotliwości radiowej (radionamierniki, RF) – składają się z jednej lub więcej anten odbierających fale radiowe i procesora analizującego widmo RF. Są one używane do wykrywania komunikacji radiowej między dronem a jego operatorem. Niektóre systemy są w stanie rozpoznawać marki i modele dronów, a niektóre zidentyfikować adresy MAC drona i operatora (jeśli komunikacja przebiega przez Wi-Fi). Niektóre wysokiej klasy systemy mogą za pomocą triangulacji określić położenie oraz szybkość i kierunek lotu urządzenia.
2. Czujniki akustyczne (mikrofony) – mikrofon lub układ mikrofonów odbiera dźwięk wydawany przez lecący dron i na podstawie natężenia tego dźwięku wylicza kierunek lotu.
3. Wizualny system detekcji (kamery) – w momencie wykrycia intruza automatycznie skierowują obiektyw w jego stronę. Współczesne kamery o dużej mocy przetwarzania, wyposażone w oprogramowanie bazujące na algorytmach AI mogą zbierać światło widzialne o różnej długości fal, w tym podczerwone, a także promieniowanie termiczne. Obraz z kamery pozwala obsłudze zorientować się, czy np. intruz nie oznacza dodatkowego zagrożenia, choćby w postaci niesionego ładunku wybuchowego.
4. Radary do wykrywania UAV można podzielić ze względu na zasięg – radary o zasięgu 4D, radary dopplerowskie są przeznaczone do wykrywania bezzałogowych statków powietrznych na dużych odległościach; radary dookólne 3D to urządzenia średniego zasięgu przeznaczone do wykrywania i śledzenia dronów elektronicznie skanowaną wiązką (zasięg wykrywania do kilkunastu kilometrów); radary sektorowe 3D (małego zasięgu) pozwalają na zabezpieczenie obszarów infrastruktury krytycznej, wykrywanie i śledzenia niepożądanych UAV (zasięg działania to najczęściej kilka kilometrów).

Wykryty dron powinien zostać zneutralizowany, co nie oznacza, że zniszczony (choć polskie prawo na to pozwala), lecz doprowadzony do tego, by nie mógł wykonać misji. Inną opcją jest przejęcie kontroli nad dronem, który może dostarczyć ciekawych informacji. Jest kilka sposobów na neutralizację dronów. Należą do nich:

Zagłuszanie (zakłócanie) fal radiowych za pomocą tzw. jammera (zagłuszacza lub zakłócacza) – w celu zablokowania komunikacji pomiędzy urządzeniem a operatorem jammer RF przesyła sygnały o bardzo dużej mocy, na tej samej częstotliwości, na które prowadzona jest komunikacja z dronem. Z tej metody korzystają różnego rodzaju neutralizatory ręczne.

Spoofing (fałszowanie) danych GPS to próba oszukania odbiornika GPS zamontowanego w dronie poprzez wyemitowanie fałszywego sygnału GPS. Dron traci orientację w terenie. Dynamicznie zmieniając współrzędne GPS w czasie rzeczywistym, „spoofer” może kontrolować pozycję UAV. Po przejęciu kontroli możne skierować pojazd do „bezpiecznej strefy”.

Wysyłanie fal elektromagnetycznych dużej mocy (High Power Microwave). Urządzenia mikrofalowe dużej mocy (HPM) generują impuls elektromagnetyczny (EMP) zdolny do zakłócania pracy urządzeń elektronicznych. EMP zakłóca łącza radiowe lub niszczy obwody elektroniczne w dronach (oraz wszelkich innych urządzeniach elektronicznych w zasięgu). Urządzenia emitujące HPM mogą zawierać antenę skupiającą impuls w określonym kierunku, zmniejszając potencjalne skutki uboczne.

Chwytanie w sieć – fizyczne pochwycenie UAV w sieć wystrzeloną ze specjalnego karabinu lub działka bądź własnego drona wyposażonego w działko z siecią.
Strzał z lasera wysokoenergetycznego wytwarzającego niezwykle skupioną wiązkę światła.

Cyberprzejęcie (cyber takedown) – stosunkowo nowe rozwiązanie polegające na wykryciu transmisji radiowej w oparciu o protokół lub częstotliwość, na której działa dron. Następnie, za pomocą funkcji sztucznej inteligencji pracującej m.in. na danych z bazy zawierającej znane cechy dronów, są rozpoznawane numer seryjny modelu i pozycja operatora. Jeśli operator C-UAS uzna urządzenie za potencjalnie groźne, może wysłać sygnał, który hakuje funkcję dowodzenia i kontroli, zmuszając UAV do lądowania.

Systemy antydronowe to bardzo często kombinacja kilku metod. Producenci np. wprowadzają systemy wieloczujnikowe z algorytmami fuzji danych, rakietami czy sieciami, aby zapewnić kompleksowe zintegrowane rozwiązanie do zwalczania dronów. W Polsce, jeśli chodzi o C-UAS, powstały systemy, które sprawdzają się w boju. Serwis Defence24 cytuje słowa ukraińskiego żołnierza: „To najlepszy system, który ja i inne jednostki widzieliśmy i wykorzystywaliśmy. Może śledzić wszystkie trzy klasy BSP i neutralizować je w sposób niekinetyczny. Jego zasięg odpowiada specyfikacji, a nawet jest lepszy, w zależności od wysokości lotu BSP”.

Jak wygląda pod tym względem wyposażenie np. polskiej armii? Temat podjęła „Polska Zbrojna”. W lutym bieżącego roku opublikowała artykuł, w którym czytamy:
Jak zaznaczają Agencja Uzbrojenia i Sztab Generalny WP, informacje na temat posiadanych czy planowanych do pozyskania przez siły zbrojne zdolności, związanych z ochroną i obroną wojsk, w tym infrastruktury krytycznej, są niejawne. Płk Łukasz Andrzejewski-Popow z SGWP przyznaje tylko, że do wyposażenia SZRP wprowadzane są obecnie systemy radarowe umożliwiające wykrywanie, śledzenie i klasyfikację dronów. Cytowany dalej płk Andrzejewski-Popow powiedział, że armia poszukuje kompleksowych rozwiązań w tym zakresie, systemów zarówno kinetycznych, jak i niekinetycznych.

Według autorów artykułu systemy antydronowe pozostają w obszarze zainteresowania resortu obrony. Środki na zakup tego rodzaju technologii przewidziano także w „Planie modernizacji technicznej sił zbrojnych na lata 2021–35”.

Skoro tak ma się rzecz w polskiej armii, to jak wygląda kwestia ochrony obiektów cywilnych, szczególnie z kategorii IK? Z wywiadu „Jak chronić infrastrukturę krytyczną przed dronem” przeprowadzonego przez „Rzeczpospolitą” w listopadzie 2022 r. z dr. Jędrzejem Łukasiewiczem, wiceprezesem Polskiego Towarzystwa Bezpieczeństwa Narodowego, można wywnioskować, że mogłoby być lepiej. J. Łukasiewicz zwrócił uwagę na bardzo ważny aspekt związany z ochroną antydronową: państwo powinno stworzyć ramy prawne, które pozwolą operatorom IK na użycie systemów neutralizujących bezzałogowe statki powietrzne.

W przepisach prawa muszą się zatem znaleźć choćby zapisy o odpowiedzialności za ich zestrzelenie. Porusza też kwestię odpowiedzialności, dostrzegając, że podmioty odpowiedzialne za IK nie zawsze mają kompetencje do oceny skuteczności systemów oferowanych przez firmy komercyjne. Zawsze jednak powinny ocenić ryzyko ataku i na miarę własnych możliwości i kompetencji postarać się o stosowną ochronę przeciw potencjalnym atakom dronów. Być może sięgając po załącznik nr 1 do Narodowego programu ochrony infrastruktury krytycznej (2023 r.), gdzie zapobieganiu, reagowaniu i ograniczaniu skutków zagrożeń ze strony systemów bezzałogowych poświęcono kilkanaście stron. ⦁