Ukrainan sodan opit sotatekniikasta

21.02.2024 

Mikä on muuttunut?

Aseiden näkökulmasta Ukrainan sota on muuttanut sodan kuvaa. Monet entiset opit siitä, miten puolustetaan asemaa tai miten hyökätään ja mitä kalustoa se vaatii, ovat vanhentuneet ja uusia on tullut rinnalle ja tilalle. Ehkä tärkeimmät muutokset yleisellä tasolla ovat

1. Torjunta-aseet ovat voitolla, panssaroidun kaluston merkitys on siksi pudonnut

2. Taistelukentällä kaikki toiminta on näkyvää, yllätyksiä on siksi hyvin vaikea saada aikaan

3. Sodan robotisaatio on ottanut pitkän askeleen ja kehitys jatkuu

4. Raskaat laivat ovat tehottomia, niitä vastaan voidaan iskeä sata kertaa halvemmalla tekniikalla

Mikä se sijaan ei ole muuttunut?  

Ilmaherruudella on ratkaiseva merkitys, ilman sitä hyökkääminen johtaa valtaviin miestappioihin tai ei etene. Puolustus ilman vahvaa ilmatorjuntaa ei myöskään ole kestävää, tappio on väistämätön, jos rynnäkköhävittäjät pudottavat niskaan tonneittain pommeja. 

Tykistöllä on edelleen tärkeä merkitys. Niin kauan kuin lennokkien kantamaa rajoittaa akkujen varaus/kg, pitkän kantaman tykistö, raskaat raketinheittimet ja keski- ja pitkän kantaman ohjukset ovat oleellisen tärkeitä. Niillä voidaan iskeä vastustajan selustaan ja sotkea sen logistiikka.

Todennäköisesti on kuitenkin vain ajan kysymys, että keveät ja halvat lennokkiparvet voivat eliminoida vastustajan rintamatykistön alle 20km säteellä rintamasta kaikissa oloissa. 

 

Miksi muutokset ovat tapahtuneet?

Nykyään aseissa tarvittava digitaalinen prosessointi voidaan pakata hyvin pieneen tilaan, esim tulitikkuaskin kokoiseen pakettiin, jossa on nykyaikainen käyttöjärjestelmä ja tarvittava määrä gigatavuja muistia. Ohjelmistoja varten on valtava määrä valmista avointa koodia, jota hyödyntämällä voidaan muutamassa viikossa tai kuukaudessa kehittää melkein minkä härvelin prototyyppi vaan.  Prosessointikapasiteetti jatkaa kasvuaan, vaikka Mooren lain mukainen kaksinkertaistuminen per 18kk ei enää toteutuisikaan. Digitaalisen muistin määrä ei rajoita ohjelmistojen kokoa yhteen tehtävään suunnitellussa laitteessa.

Viimeisten 15 vuoden aikana digitaalinen radiotekniikka on loikannut eteenpäin valtavan askeleen: 4G ja 5G mobiilitekniikat ovat massatuotannossa. Ne ovat romahduttaneet kustannukset, joilla tekokas, laajakaistainen, suuren bittinopeuden häirintää kestävä radio voidaan toteuttaa esim lennokkiin tai venedrooniin. Älypuhelimet ovat pakottaneet miniatyrisoimaan kaiken tarvittavan elektroniikan. Yksi osa radiotietoliikennettä on tarkka paikannus. Valmiina on useita satelliittijärjestelmiä radoillaan, joihin aseet maan pinnalla ja ilmassa voivat tukeutua. Aseessa tarvittava elektroniikka on halpaa ja kompaktia - tähän on päästy, koska älypuhelimissa paikannus on kehittynyt viimeisten 15v aikana valtavasti.

Sensorit ovat viimeisten 15 vuoden aikana kehittyneet valtavasti. Valokuvaustekniikka ja videokuvaus lähtivät nopealle loikalle, kun kamera tuli älypuhelimeen. Nykyään jopa alle 1000e älypuhelimessa voi olla useita kameroita ja se voi kuvata sekä valokuvia että videoita suurella tarkkuudella. Myös lämpökamerat, jotka tuottavat kuvaa myös pimeällä, sumussa ja sateella ovat kehittyneet rikkaaksi tekniikan alaksi. Laaja valikoima lämpökameroita erilaisiin käyttötarkoituksiin on tarjolla monilta valmistajilta. Jos valmistajalle annetaan käyttötarkoitus, tekniset parametrit ja laitetaan 1M kappaleen tilaus sisään, ei aikaakaan, kun voidaan räätälöidä juuri sellaisia aseita kuin on tarpeen.

Koneoppimisen kehitys on johtanut siihen, että videokuvasta esim kännykkä ja siinä oleva sopiva ohjelma voi tunnistaa ja paikantaa esineitä. Siksi kuvan prosessointiin perustuvaa automatiikkaa voidaan rakentaa.

Videopelit ovat kehittäneet laitteita, joiden avulla ihminen voi hallita joko avatar kuvia virtuaalimaailmassa tai laitteita reaalimaailmassa.

Litran tai muutaman litran kokoisen satelliitin lähettäminen radalle maan ympäri tänä päivänä ehkä muutamasta kymmenestä muutamaan sataan tuhanteen Euroon. Muutamalla kymmenellä tai sadalla miljoonalla voi siis rakentaa satelliittiverkon, joka kattaa maapallon. Koska elektroniikkaa osataan pakata murto-osaan tilasta, joka tarvittiin esim 20 v sitten, ja elektroniikka on halpaa, myös satelliittikommunikaation hinta on romahtanut viimeisten 15v aikana. Radalla on SAR satelliitteja, jotka tuottavat tarkkoja tutkakuvia maan pinnalta. Esim suomalainen Iceye möi Ukrainalle satelliitin ja siihen liittyvän palvelun. Firman satelliittikuvassa voi näkyä esim metsään piilotetut tankit ja kuorma-autot. Kun paikannus on tehty, kohde voidaan tuhota, mikäli se on sopivien aseiden kantaman sisällä.

Lennokit on uusi aselaji

Lyhyen kantaman lennokit (muutama kymmenen km) toimivat sähköllä. Suurin osa niistä on kvadrokoptereita, eli niissä on yleensä neljä vaakatasossa pyörivää potkuria. Etuna on hyvä ohjattavuus, mahdollisuus pysähtyä paikalleen ilmassa ja mm. hiljaisuus - siksi vastustajan on vaikea havaita lennokkia. Sähkökäyttöisen laitteen käsittely on helppoa verrattuna polttoaineella toimivaan laitteeseen. Sähköisen laitteen rajoitteena on toiminta-aika ja -etäisyys. Seuraavien 10v aikana on syytä odottaa, että akut kehittyvät merkittävästi - niiden varaus/kg suhde kasvaa, mikä kasvattaa toimintamatkaa ja -aikaa. Tyypillisesti droonit ovat FPV-mallia (First Person View) eli pilotti istuu maassa piilossa ja ohjaa laitetta etäältä.

Mahdollinen lennokkiluokka ovat myös siivillä varustetut sähkökäyttöiset lennokit - pitkät siivet antavat merkittävästi suuremman kantomatkan kuin vaakatasossa pyörivät lavat: Wattituntia/km pysyy alhaisena nousun jälkeen. Hyödyllinen ase- tai tiedustelulaitekuorma voi olla suurempi kuin kvadropterilla. Koska sähkölentokoneita kehitellään siviilikäyttöön, on vain ajan kysymys milloin ne tulevat taistelukentälle. Siivellistä konetta on kentällä hankalampi käsitellä kuin kvadrokopteria: tarvitaan jonkinlainen katapultti laitteen laukaisuun tai vaihtoehtoisesti kiitorata, jota ei joka paikasta löydy. Suoraan ylös nouseva siivellinen sähköinen kone on helpompi rakentaa kuin samaan pystyvä polttoainetta käyttävä kone, hinta ja paino kuitenkin luultavasti nousevat. 

Uusi tulossa oleva aseluokka ovat lennokkiparvet. Parven lennokit kommunikoivat keskenään ja suorittavat yhtä tehtävää koordinoidusti. Ohjaus perustuu niin pitkälle kuin mahdollista tekoälyyn. Koska parven laitteiden etäisyydet ovat pieniä, laitteiden keskinäistä radioliikennettä on vaikea havaita ja häiritä. Ymmärtääkseni lennokkien automatisoitua parvitoimintaa ei vielä ole juuri Ukrainan sodassa nähty, mutta  ennakoidaan, että se on tulossa.

Toinen luokka lennokkeja on suunniteltu pitkälle kantamalle. Ne voivat käyttää polttomoottoria tai turbiinia. Polttomottorilla saavutetaan alle 100 litran tankilla pitkä kantomatka, mikäli tyydytään noin 100km/h+ nopeuteen (luultavasti luokkaa 1000km). Jos siipien kantokyky on riittävä, hyödyllinen asekuorma voi olla kymmeniä kiloja.  Lennokista ei kannata tehdä kovin isoa, koska silloin sen havaitseminen käy vastustajalle helpoksi. Laitteesta ei myöskään haluta monimutkaista, koska hinta nousee hyvin nopeasti. Jos lentonopeutta haluaa kasvattaa, polttoaineen kulutus ja siksi tankin koko ja paino kasvavat nopeasti - ilmeisesti nopeuden toiseen potenssiin. Lennokissa tarvitaan automatiikkaa, jotta sen ei jatkuvasti tarvitse lähettää dataa radiolla. Lähetyksen voi sopivalla tekniikalla havaita. Tiedustelua ja maalin lähellä tapahtuvaa ohjausta varten lennokissa pitää tässäkin tapauksella olla radio, luultavasti se toimii satelliitin kautta. Yötoimintaa varten tarvitaan lämpökamera, päivällä selvitään videokameralla. Tällaisia lennokkeja Venäjä ostaa Iranista ja Ukraina tekee itse. Ukraina on niillä iskenyt noin 1000km päähän Venäjälle esim öljynjalostamoihin ja asetehtaisiin.

Jos hitaan siivellisen lennokin korin ja rungon rakentaa vaneerista, muovista tai lasikuidusta, kone on vaikea havaita tutkassa. Siksi se voi päästä läpi tutkavalvonnasta.

Esimerkkejä droonit vs perinneaseet taisteluista

Tammikuussa 2024 Marinkan suunnalla Itä-Ukrainassa venäläinen panssarikolonna, jossa oli mukana jalkaväkeä, lähestyi Ukrainan asemia. Ukrainan lämpökameroilla varustetut lennokit olivat yöllä havainneet kolonnan valmistelut. Kolonnan lähestyessä, Ukraina lähetti sitä vastaan hyökkäyslennokit, jotka pysäyttivät kolonnan kärki- ja häntävaunut. Ympärillä oli miinoitettua maastoa, keskivaunut, jotka yrittivät kiertää pysähtyneitä vaunuja, joko ajoivat miinoihin tai toiset lennokit iskivät niiden heikkoihin kattoihin. Lennokin etu on, että se voi kohdistaa iskun panssaroidun ajoneuvon tai tankin heikoimpaan kohtaan, 70cm paksu etupanssari ei anna suojaa. Toiset lennokit pudottelivat sirpalekranaatteja jalkautuneiden sotilaiden keskelle. Ihmisten ohjaamat lennokit pysäyttivät ja tuhosivat hyökkääjän yhteistyössä, jota varten oli etukäteen tehty taktinen suunnitelma. Koko vastahyökkäys on ohjattavissa komentokeskuksesta, koska se tapahtui valvovan lennokin silmän alla. Tarvittava yötiedusteluun kykenevä lennokki maksaa vähimmillään noin 5000e. Pilotista riippuen se selviää useimmiten useasta operaatiosta - kunnes joku onnistuu ampumaan sen alas, mikä ei ole helppoa. Itsensä tuhoavat kertakäyttöiset hyökkäyslennokit sen sijaan voivat maksaa luokkaa 1000e kappale. Tässä siis kertaluokkia halvempi nykyaikainen älykäs tekniikka voitti raskaan WWII tyyppisen kaluston, joilla sodat voitettiin vielä edellisellä vuosituhannella.

Toinen esimerkki muutoksesta ovat venedroonit. Niissä on samat tietotekniset elementit kuin lennokeissa: satelliitin kautta toimiva radio (voisi toimia myös häivelennokin kautta), lämpö-/videokamerat ja ohjausprosessori. Ukrainan Magura venedroonit ovat voittaneet meritaistelussa sekä venäläisen korvetin että maihinnousualuksen. Yhden Magura droonin hinta on noin 100 000e. Sen koneina käytetään vesiskoottereista tuttua kalustoa. Kohteesta riippuen yhteen hyökkäykseen  drooneja tarvitaan muutamasta ehkä kymmeneen. Jokainen voi kantaa helposti 500kg räjähdettä. Perinteinen korvetti, luokkaa 100m pitkä sotalaiva, maksaa useita kymmeniä miljoonia. Taistelun voitto ja ekonomia on siis droonien. 

Droonien voitokkaat taistelut ovat tapahtuneet yöllä kohtalaisessa merenkäynnissä. Niissä oloissa laivasta käsin droonien havaitseminen ja tuhoaminen ei ole helppoa. Jos veden pintaa katsoo tutkalla, drooni saattaa peittyä ns. aaltovälkkeeseen, joka tutkan on suodatettava pois. Ilmeisesti tällaisia venedrooneja vastaan voidaan tekniikoita sopivasti yhdistelemällä kehitellä tehokas torjunta. Vielä sellaista ei ole Mustalla merellä nähty. Venedroonien kehitys on myös vasta alussa. Myös niitä voidaan varmasti parannella. Jos drooneja tulee laivaa kohti yhtä aikaa useita kymmeniä,  tehokkaaksi luultu torjunta voi saturoitua ja ainakin yksi drooni pääsee perille ja upottaa laivan.

Muita droonien käyttökohteita

Droonit ovat halpoja ja tehokkaita välineitä myös rauhan aikana esim. valvontatehtävissä. Esim. terroristit tai vieraan valtion hybridioperaatio saattaa yrittää tuhota tuulimyllyjä tai aurinkopaneelipeltoja. Se onnistuu halvoilla drooneilla. Hyökkääjän tavoite voi olla pysytellä piilossa (deniability). Drooneja tai niiden torjuntaan kehitettävää tekniikkaa voidaan käyttää myös tuulipuistojen ja aurinkopaneelipeltojen suojeluun.

Mahdollisia kehityssuuntia

Itsetuhoavia lennokkeja ei tällä hetkellä käytetä yöllä eikä sumussa. Sitä varten niihin pitäisi lisätä lämpökamera, joka nostaa kertakäyttöisen laitteen hintaa. Lämpökameratekniikka kuitenkin kehittyy nopeasti ja hinnat laskevat. Heikon resoluution kännykkään liitettävän lämpökameran saa jo tänään ehkä muutamalla satasella. Siksi tämä rajoite luultavasti poistuu jollakin aikavälillä. 

Uusi aseluokka johtaa aina myös torjunta-aseiden kehitykseen. Tällä hetkellä parhaita lennokkitorjunnassa ovat automaattitykit ja -konekiväärit. Esim Saksa tuottaa jo lähitorjuntaan laajasti, mutta erityisesti lennokkien torjuntaan sopivia automaattiaseita, joiden kantama on ehkä 3 km. Oleellista on, että torjunta täytyy olla halpaa per lennokki. Esim lentokoneita vastaan suunnitellut ohjukset ovat aivan liian kalliita, eli pääosin kalliimpia kuin lennokki.  

Maasta tapahtuvaa torjuntaa rajoittaa se, että torjuntapattereita tarvitaan suuri määrä, jotta maan kaikki tärkeät kohteet voidaan kattaa. Yksi kehitysmahdollisuus olisi toteuttaa torjunta käyttäen alustana jotain High Altitude Platformia (HAP), joka sijaitsisi noin 20km korkeudessa. Tällä vuosituhannella näitä on tutkittu lähinnä alustaksi tietoliikenteen tukiasemille. Tavoitteena on lentävä laite, joka toimii aurinkoenergialla ja yöaikaan akuilla ja pysyy ilmassa esim vuoden kerrallaan. Rajoittavia tekijöitä ovat rakenteen kestävyys nousun aikana ja akkujen paino. Akkutekniikan kehittyessä vm. rajoite saattaa hävitä. Alle 10 HAP lentokonetta saattaisi riittää kattamaan esim. koko Suomen alueen. HAP voisi olla hyvä sijoitus esim. SAR tutkalle, joka ehkä voisi ylhäältä pystyä havaitsemaan kaikki droonit ja tuottaa maalin osoituksen. Tuhoamisen voisivat sitten tehdä joku toinen HAP tai joku muu lentävä laite. Rintamalinjan läheisyydessä HAP ei olisi toimiva ratkaisu. Se olisi vastustajan helppo tuhota. Syvällä maan rajojen sisällä sitä voisi suojata perinteinen pitkän kantaman törmäysaseita käyttävä ilmatorjunta. HAP on tutkimusvaiheessa oleva tekniikka, laitteita ei käsittääkseni ole vielä myynnissä.

Johtopäätökset

Tällä vuosikymmenellä tulemme näkemään sodan robotisaatioon keskittyvän kilpavarustelun. Tulemme näkemään, kuinka droonit ottavat aseissa ja tiedustelussa kasvavan roolin, kun taas panssaroidut ajoneuvot ja raskaat laivat menettävät itsenäistä merkitystään. Hävittäjäkoneiden rooli pysyy vahvana, mutta saattaa sekin muuttua, kun uusia aseita tulee taistelukentälle. Perinteiselle kalustolle voi löytyä uudenlaista käyttöä osana taktiikkaa, jossa on mukana uusia teknisiä elementtejä.  

Avainteknologiat (COTS eli commercial off-the-shelf tekniikat), jotka ovat kehittyneet siviilipuolella, ovat tietotekniikka, ohjelmistot, sensorit ja digitaalinen radiotekniikka. Tutka ja tietoliikenneradiot ovat integroitumassa 6G:n myötä. Tämä parantaa edelleen tulevien droonien kyvykkyyttä. Aseiden kehitys vaatii uuden opettelua strategiassa, operatiotaidossa ja taktiikassa. On oleellista oppia paras yhteiskäyttötapa kaikille uusille tekniikoille ja niiden yhteiskäytölle esim hävittäjäkoneiden ja tutkavalvonnan kanssa.