Ylätuulet dronien rautateinä

Dronien lyhyt historia

Esitin 2019 näkemyksen (Uusi asejärjestelmä Suomelle) että massatuotetut halpadronet ovat sodankäynnin tulevaisuus. Pienen maan molotovin cocktail jolla välit suurempiin on mahdollista tasoittaa.

Keskeistä näkemyksessäni oli se että yksikköhinnat täytyy painaa mahdollisimman alas innovativisesti ajatellen ja pitää dronen laatu vain tehtävään vaadittavalla tasolla. Näkemykseni oli että halpalaatu täytyy myös käyttää innovatiivisesti. Suhteuttaa tehtävä dronen ominaisuuksiin eikä niinkään dronea tehtävään. Yhtenä vaihtoehtona dronen hyötykuormaksi esitin tuolloin käsikranaattia. Samalla tavoin kuin kaupallinen halpadrone, myös käsikranaatti, telamiina tai ontelokranaatti ovat valmiita, halpoja ja helposti saatavilla olevia massatuotteita hyödynnettäväksi. Kyse on samasta ajattelusta. Kahden valmiin halvan massatuotteen niputtamisesta yhteen.

Ukraina toteutti tämän idean käytännössä ja voidaan varmasti sanoa että ilman sitä Ukraina olisi hävinnyt sotansa.

Näkemykseni oli että huippulaatu korvattaisiin suurilla halpadronien tuotantomäärillä. Kalliillakin aseilla on paikkansa, mutta tuhat dronea saavuttaa tuloksia paljon enemmän kuin yksi kallis ohjus. Ja tuhannen dronen torjuminen maksaa paljon enemmän nähtynä yhden ohjuksen torjumiseen. Suurvaltojenkin torjuntakapasiteetit tulevat pian vastaan. Ukraina on ottanut myös seuraavan askeleen. Tuotannon volyymin nostamisen oikealle tasolle. Muutama tuhat dronea on näpertelyä. Miljoona dronea on sotilaallista kyvykkyyttä. Seuraavia askelia Ukrainallakin tulee olemaan itseohjautuvuus, hahmontunnistus ja parviäly.

Näkemykseni oli että Suomesta pitäisi tehdä osaamisen keskus tekemään innovointia, tuotekehitystä, testausta ja tuotantoa. Dronien oma tuotanto tukisi sekä Suomen puolustuskykyä, omavaraisuutta, työllisyyttä ja vientiä. Ala on ehkä suurimpia mahdollisuuksia ottaen huomioon Suomen edellytykset ja maailmantilanteen.

On korjattava pari virheellistä ajatuskulkua jota on esiintynyt sotilashenkilöidenkin kannanotoissa jotka jarruttavat ideaan tarttumista. Sodan voittaminen ei etenkään alivoimalla koskaan perustu kykyyn voittaa aina ja kaikissa olosuhteissa, vaan kykyyn hyödyntää tilaisuutta. Suomen mahdollisuudet rokottaa Neuvostoliittoa Talvisodassa eivät olleet avoinna aina ja kaikkialla, vaan ainoastaan mottitaisteluissa kovissa pakkasissa paksussa lumihangessa. Tuskin kukaan esitti tuolloin että tuo koska keino ei toimisi kesäolosuhteissa, siihen turvautuminen olisi talvellakin väärä liike.

Valitettavasti tuota argumenttia käytettiin ja käytetään droneja koskien. Että dronet eivät ole vastaus kaikkiin sää- ja maasto-olosuhteisiin. Ja kun mikään väittämistä ei lopulta edes pidä paikkaansa. Ari Pesonen korjaili näitä vääriä väittämiä artikkelissaan.

Suomessa ei ole maastoa jossa dronet eivät toimisi. Ja se että joku konsti toimii vain jossain olosuhteissa, sitä käytetään silloin kun ne toimivat. Sillä sivuutettaessa dronet keinovalikoimasta, vihollinen hallitessaan dronien käytön saisi vielä lisäedun. Syntyisi kaksinkertainen tappio. Hieman ihmettelin mikä näiden ”kesällä ei kerkee ja talvella ei tarkene” -jarruttajien motiivi Puolustusvoimissakin oli.

Ehkä on niin kuten Pesonen arveli, halvat dronet tarjoavat liian hyvän hinta/hyöty -suhteen ja investoiminen niihin jättää automaattisesti jonkun ilman huomattavia taloudellisia voittoja. Ehkä tahtoon vaikuttaa joku poliittinen ja kaupallinen kytkös, jonka intressit menevät puolustuskyvyn edelle. Tai ehkä kyse on vaikeudesta hahmottaa isoa kuvaa mikä dronen potetiaali on ja miten sillä käydään sotaa. Sehän eroaa perinteisestä radikaalisti.

Suoraa jatkoa edelliseen on ajattelu jossa laatu korvaa määrän. Monet ovat nähneet oikeaksi linjan investoida mahdollisimman kalliisiin aseisiin ja ammuksiin, mutta samalla mahdollisimman pieniin määriin. Näkemykseni oli että tämä on väärä suunta etenkin droneja koskien ja Ukrainasta nyt saadut kokemukset vahvistavat tämän. Riittävä laatu on riittävä. Kaikki sen yli menevä on rahan haaskausta. Laadulla ei voiteta määrää, vaan määrällä lyödään laatu. Kyse on puhtaasta matematiikasta.

Iltalehden artikkelissa kerrataan Ukrainassa saatujen kokemuksien kautta edellä mainittuja seikkoja.

”Lisäksi hän korostaa droonisodankäynnissä mittakaavaa, joka ei hänen mielestään ole Suomessa riittävä. Drooneja pitää olla saatavilla paljon, koska niitä tullaan myös menettämään runsaasti. Samalla niiden on oltava riittävän halpoja.

Omavaraisuus on myös äärimmäisen tärkeää. Drooneja pitää pystyä tuottamaan massamaisesti Suomessa, ja jos niihin ilmaantuu vastakeinoja, tekniikkaa pitää pystyä myös muuttamaan kentällä tai korkeintaan muutaman sadan kilometrin päässä, Krutiy sanoo. Hänen mukaansa lännessä ja Suomessa keskitytään osin vääriin asioihin.

Täällä yritetään kehittää liian hienoja, monimutkaisia ja kalliita systeemejä. Pitäisi kuitenkin pystyä nopeaan ja halpaan tuotantoon. Tositilanteessa ei tarvita parasta, vaan riittävän hyvää. Jos yksittäisen droonin hinta on liian kallis tai niitä ei pystytä tuottamaan riittävästi, voi tehtäviä jäädä suorittamatta kentällä. Se taas aiheuttaa turhia kuolemia.” (IL)

Jos voi lyödä vain kerran vaikkakin kirurgisen tarkasti, voi todellakin lyödä vain kerran. Ja vain yhtä kohdetta. Se tarkoittaa sitä että arviointivirheet tulevat kalliiksi. Toista mahdollisuutta ei ole. Sen sijaan määrällä sodittaessa yksittäinen virhe on täysin merkityksetön.

Ja kuten Iltalehden artikkelistakin käy ilmi, ilman omaa tuotantoa dronien käyttö vaikeutuu huomattavasti. Toinen on tykin ammuksiakin koskeva huomio. Kun niitä tarvitaan, niitä tarvitsevat muutkin ja niitä ei olekaan vapaasti saatavilla kuten ennen sotaa oletettiin. Suomen on perustettava osaamiskeskus dronien tuotantoon.

Toistan: Puolustuskyky, omavaraisuus, työllisyys ja vienti. Kaikki tukevat Suomen tarpeita ja omaa innovatiivista osaamistamme.

Ilmapallot dronien kantoaluksina

Sitten artikkelin varsinaiseen aiheeseen. Pienten dronien heikkous on lyhyt kantomatka. Akun kokoa kasvattamalla hinta nousee ja hyötykuorma pienenee. Lopulta dronesta ei ole mitään hyötyä. Drone tarvitsee kantoaluksen ja ilmapallot ovat vastaus siihen.

Ilmapalloilla dronet voitaisiin kuljettaa hajautettuna tai keskitettynä kuljetuksena. Hajautettuna samaa tehtävää suorittavat dronet jaetaan usean pallon kesken ja keskitetyssä samalla lavetilla voidaan kuljettaa parvi droneja tai vaikka yksi iso jopa tonnien painoinen drone.

Viime sodissa japanilaiset lähettivät Yhdysvaltoihin suihkuvirtauksissa pommejaan ja sittemmin kiinalaiset vakoilupallojaan ilmakehän ylemmissä osissa. Palloista irtautuvat etäohjattavat tai itseohjautuvat dronet muuttavat tämänkin toimintatavan totaalisesti. Ehdotin artikkelissani 2019 että ylätuulia käytettäisiin tuossa tarkoituksessa. Ehkä dronien parviäly, hahmontunnistus ja itseohjautuvuus ei vielä ole riittävällä tasolla että tätä ei ole vielä otettu käyttöön.

Jaan aluksi pallot kahteen eri luokkaan. Muuttuvatilavuuksisiin ja vakiotilavuuksisiin. Pallotyypin valinta vaikuttaa suuresti käyttömahdollisuuksiin. Ilmakehän eri kerrokset merkitsevät näkemykseni mukaan käytännössä kahta erilaista tapaa käyttää ilmapalloja dronien tai vakoilulaitteistojen kuljetuslavetteina. Ensimmäinen vaihtoehto on 7-12 km korkeuksissa 100-250 km/h puhaltavat suihkuvirtaukset ja toinen ylemmät osat 40 km saakka, joissa tuulet ovat hiljaisia.

Suihkuvirtausten hyödyntämiseen soveltuvat parhaimmin  yleensä lateksista valmistetut muuttuvatilavuuksiset pallot. Ilmakehässä liikkuu toki hyödynnettäviä tuulia joka suuntaan, mutta venyvällä pallolla voidaan hyödyntää tehokkaimmin suihkuvirtauksia niiden suuren nopeuden, kulkusuunnan että esiintymisalueen tähden.

Suihkuvirtaukset esiintyvät voimakkaimmillaan Krimin ja Oulun välisellä vyöhykkeellä, joten ne soveltuvat sekä Suomen että Ukrainan käyttöön. Toisekseen nämä nopeat suihkuvirtaukset puhaltavat aaltoilevana vyönä käytännössä vain lännestä itään. Tämä johtaa siihen että Ukrainalla ja Suomella on suihkuvirtauksien hyödyntämisessa etulyöntiasema suhteessa Venäjään, sillä suihkuvirtauksia voidaan hyödyntää lännestä Venäjää vastaan, mutta Venäjä ei pysty hyödyntämään niitä samalla tavoin Eurooppaa vastaan.

Sääpallon tapainen lateksista valmistettu ilmapallo syöksyy hallitsemattomasti taivaalle ehtien parin tunnin aikana nousta 30-40 km korkeuteen ja lopulta venyttyään äärimittaansa halkeaa. Koska lateksisen pallotyypin toiminta-aika on lyhyt, täytyy toimia nopeasti ja siksi suihkuvirtaukset.  Pallojen kustannukset ovat sadan euron luokkaa lastikiloa kohti. Varsin edullisesta muutaman kilon dronekuljetuksille, jotka voi jo yksi ihminen lähettää matkaan. Lateksipallojen kantavuus on tietääkseni rajallinen soveltuessaan ehkä maksimissaan telamiinan painoisen lastin kuljettamiseen. Lateksipallot toimivatkin parhaimmin kunkin pallon kuljettaessa yhtä dronea.

Ehdotukseni on että näitä nopeita suihkuvirtauksia käytettäisiin kuormien siirtämiseen kohdealueelle dronien käyttäessä omaa energiaansa vain loppumatkaan. Reitityksen onnistuessa pallosta irtautuminen tapahtuu jopa satojen kilometrien päässä lähtöpisteestä kuluttamatta dronen omia akkuja. Jos käytetään lennokkia ja sen liito-ominaisuuksia, noita lähtökorkeuksia hyödyntäen voidaan saada satoja kilometrejä lisää ulottuvuutta. Poikkeustapauksissa lateksipalloilla voitaisiin saavuttaa tuhannen kilometrin etäisyys. Drone itse pystyy lentämään loppumatkan kohteeseen omin voimin tai pienellä akulla suurimmaksi osaksi liitämällä tarvitsematta käyttää energiaa juurikaan muuhun kuin ohjaamiseen. Pallot maksavat itsensä takaisin säästöinä akkujen hankintakuluissa.

Jos ei etsitä maksimaalista kantomatkaa ja tehtävän luonne edellyttää, palloon voidaan lastata kopteri. Jos etsitään edullisinta kykyä iskeä kauas, Corvon tyyppiset lennokit soveltuvat ehkä parhaimmin tähän käyttöön. Niillä on tärkeä liito-ominaisuus, ne ovat tutkassa vaikeasti havaittavia ja tuotantokustannukset ovat muutaman satasen luokkaa. Kolmen kilon taistelukärki kulkeutuisi edullisissa olosuhteissa yli 500 km päähän noin tuhannella eurolla. Se on kova hyötysuhde.

Hajautetun kuljetuksen droneilla voi kuitenkin olla yhteinen kohde. Hajautettu kuljetus suojelee lastia matkan aikana ja tekee siirtokuljetuksesta halpaa, mutta perillä dronet voidaan ohjelmoida lentämään samaan pisteeseen ja räjähtämään samalla kellonlyömällä. Kymmenen kolmen kilon latausta muuttuukin kolmenkymmenen kilon lataukseksi venäläisen ammustehtaan katolla kymppitonnin kustannuksella.

Suihkuvirtausten hyödyntäminen edellyttää meteorologisia arvioita suihkuvirtausten tulevasta kulkureitistä, mutta tietääkseni lentoradat on mahdollista ennustaa siihen tarkoitetuilla laskureilla alkupisteen ja nousunopeuden avulla aika tarkasti. Droneen ohjelmoidaan varakohteet, jos reitti poikkeaa ennustetusta.

Heikkoutena lateksipalloilla on se että lähetysaikaa ei voida vapaasti valita kuten ei kohdettakaan vaan ilmat päättävät milloin ja mihin on mahdollista iskeä. Nämä eivät kuitenkaan ole vakavia ongelmia, sillä kohteita Venäjällä on varmasti riittävästi suihkuvirtauksen reitistä riippumatta ja sodan ollessa pitkäjänteistä työtä rakennusten ja materiaalien tuhoaminen on kannattavaa pitkälläkin aikavarauksella.

Nämä pallot ovat kenen tahansa netistä tilattavissa ja käyttöön otettavissa. Lennättäminen ei vaadi sen suurempaa osaamista kuin dronenkaan. Kylmyys voi olla jonkinlainen ongelma akulla, mutta lennon lyhyydestä johtuen se on ratkaistavissa helposti. Dronet ovat ehkä ohjattavissa etänä, mutta todella toimiva tästä pallon ja dronen yhteistyöstä tulee vasta kun drone on itseohjautuva. Häirintä vaikeutuu ja drone ei lähetä singaaleja kenenkään havaittavaksi.

Vakiotilavuuksisia palloja on kahta päätyyppiä. Nollapaineisia ja ylipaineisia. Lyhyt artikkeli ”Types of Scientific Balloons” valottaa alkeita näihin palloihin Nasa:n saamien kokemuksien kautta. Näiden pallojen käyttöä sotilaallisissa tarkoituksissa testaillaan useammankin maan toimesta. Niitä voitaisiin käyttää ohjusten laukaisuun, merimiinojen kylvämiseen, vakoiluun jo moneen muuhun tarkoitukseen.

Nollapaineinen pallo ei laajene hallitsemattomasti, sillä sen avoin rakenne päästää kaasua ulos sen kohotessa. Kaasun päästäminen ulos lyhentää lentoaikaa, mutta tällä pallotyypillä Nasa:n testien mukaan voidaan napa-alueiden olosuhteissa kuljettaa kolmen tonnin kuormaa useita päiviä 36-39 km korkeuksissa. Tämä pallotyypit ovat valmistettu polyeteenikalvosta eli ns. ämpärimuovista. Kyseessä on edullisin mahdollinen materiaali sopien hyvin dronien käytön ideologiaan. Ehkä lateksipallostakin voitaisiin lennon loppuvaiheessa laskea kaasua ja lisätä kantomatkaa?

Ylipaineistetut pallot säilyttävät lentokorkeuden toisella tapaa, sillä niiden lentokorkeutta voidaan säätää kompressorilla. Koska tuulien suunta riippuu kerroksesta, myös kulkusuuntaa voidaan ohjailla. Mm. kiinalaisten 2023 käyttämä vakoilupallo oli tätä tyyppiä. Nasa:n testien mukaan ylipaineistetuilla palloilla voidaan toimia tehtävässä jopa kuukausia yli 30 km korkeudessa ja kantaa samalla yhden tonnin kuormaa. Pitkät lentoajat edellyttävät laadukkaampia materiaaleja pallossa. Tätä pallotyyppiä valmistetaan myös polyeteenistä kudoksilla ja pintakäsitelyillä vahvistettuna ja muista laadukkaammista materiaaleista.

Näiden pallojen etu nähtynä lateksipalloihin on kantavuus, toiminta-aika ja toimintasäde joka kattaa koko maailman. Vaanivat aseet saavat uuden merkityksen. Vakoiluunkin pallot ovat kohdealueellaan jossain suhteessa tehokkaampia kuin satelliitit. Tarkkailumatkan puolittuessa, sensorien erottelutarkkuus nelinkertaistuu. Jos vakoilusatelliitti lentää radallaan 400 km:ssä ja ilmapallo 25 km:ssä, pallosta saadussa kuvassa resoluutio on 250 kertainen.

Samalla pallon kustannukset ovat vain murto-osa satelliitin kustannuksista. Jopa yksityiset ihmiset voisivat hankkia tälläisiä palloja. Googlen Loon-projetilla oli tarkoitus korvata tällä pallotyypillä satelliitit ja puhelinmastot syrjäseutujen yhteyksien tarjoajana, mutta Google vetäytyi sittemmin hankkeesta. Loon-projekti kertoo kuitenkin pallotyypin potentiaalista sotilaalliseen käyttöön. Mikään hävittäjä tai tiedustelokone ei pysty nousemaan pallojen lentokorkeuteen niiden lentäessä ylemmissä kerroksissa. Harvat ilmatorjuntaohjuksetkaan ja esim. Patriotin ohjusten kappalehinnat ovat miljoonia.

Tämä pallotyyppi soveltuu paremmin suurikokoisten kappaleiden kuljettamiseen. Haittapuolina suuresta lastista johtuen on pallon suuri koko ja lähettämiseen tarvittavan miehistön ja kaluston määrä. Pioneerityönä tehdyt lähettämiset ovat olleet kustannuksiltaan eri lähteiden mukaan miljoonan molemmin puolin, mutta yleistyessäänkään kyse ei ole muutaman miehen orkesterista. Minulla ei ole tietoa, miten pieniä tästä pallotyypistä voitaisiin tehdä. Voitaisiinko niitä valjastaa vaikka kymmenien kilojen dronien kuljettamiseen. Kyvykkyydet soveltuvat kuitenkin paremmin korvaamaan satelliitteja, vakoilu- ja pommikoneita, jossa ne toteuttavat halpuuttamisen ideologiaa. Tämä on varmasti yksi suunta mihin sotateollisuus on menossa.

Mitä pienempi ja halvempi kohde on, sitä heikompi on torjunnan taloudellinen hyötysuhde. Korkealla toimiva pallojen parvi on kaikkein kallein torjua. Pienet dronet ovat torjuttavissa vasta niiden lähestyessä maata. Silloinkin vain jollain osuudella. Mitä pienemmillä droneilla ja mitä korkeammalla toimitaan ja mitä näkymättömämpiä ne ovat tutkassa, sitä vaikeampaa niiden havaitseminen on ja sitä kalliimpaa niiden torjunta on. Kuten sanottua, suurvaltojenkin kapasiteettien rajat tulevat pian vastaan.

Tässä artikkelissa esittämäni lähtökohdat ovat maallikon näkökulmia ilman syvällisempää osaamista asiasta, joten paremmin tietävät voivat korjailla yksityiskohtia. Näen lateksipallot ensimmäisen askeleen ratkaisuna. Kaikki edellytykset ottaa ne käyttöön välittömästi ovat olemassa. Uskon että näitä on mietinyt useat muutkin tahoillaan, mutta joskus asiat tarvitsevat sysäyksen tullakseen todeksi.

Toivonkin että jos jollain tätä lukevalla on yhteyksiä Ukrainaan ja mahdollisuuksia vaikuttaa sen valintoihin puolustuksessa, esittäisi tätä ideaa tutkittavaksi ja toteutettavaksi Ukrainassa. Ja miksei Suomessakin. Tarjoan myös omaa panostani idean kehittelyyn ja ratkaisujen löytämiseen.