Аудиогаджет специального назначения: “тихий” голос “Медузы”, “Шепот” щитов и 162 дБ от LRAD

• Блог компании Pult.ru,
• Гаджеты,
• Научно-популярное,
• Физика,
• Звук

На этот раз речь пойдет о применении звука в качестве оружия. В этой теме много интересного, разработки велись с начала 40-х, и поэтому рассказать обо всём в одной статье не удастся. Я постарался выбрать наиболее заметные и неординарные проекты, о которых можно будет подискутировать в комментах.



Несмотря на вполне реальные результаты, эта тема часто является поводом для информационных спекуляций, фейков и прочих малоприятных вещей, (см. “коричневая нота”, “частота смерти” и т. п.). Этот пост будет посвящен только реально существующим проектам и перспективным исследованиям вооружений такого типа, мифы и фейки я трогать не стану.
Немного позже, в цикле “Аудиобубен лейтенанта Шмидта” выйдет отдельный пост с разбором наиболее популярных баек о звуковом оружии.

Звуковые пушки

Сложно сказать точно, когда начинается история использования звука в качестве оружия. Боевые барабаны известны у множества народов, а с появлением огнестрельного оружия вплоть до конца 19-го столетия громкий звук выстрела считался его достоинством.

Если говорить о первых известных попытках создать специфическое звуковое оружие, то следует упомянуть немецкого ученого, доктора Ричарда Валлаушека и его акустическую пушку, которая была испытана в Австрийском Тироле в 1944-м году (в перспективе истории этого устройства будет посвящен отдельный материал). Пушка Валлаушека не была доведена до серийного производства, но его идеи нашли продолжение в США, где были разработаны т.н. звуковые прожекторы.


Ричард Валлаушек

Наиболее успешным, серийно выпускаемым и часто упоминаемым в СМИ оружием этого типа является LRAD (Long Range Acoustic Device) — узконаправленный, мощный акустический излучатель, разработанный компанией American Technology Corporation в 2000-м году. Устройство было разработано командой инженеров под руководством конструктора нелетального вооружения, известного изобретателя и руководителя компании Вудди Нориса (Elwood Norris).


Вудди Нориса

Изначально устройство позиционировалось как средство разгона демонстраций. В дальнейшем его функционал расширили и признали эффективным в качестве защиты от нападения террористов, пиратов, вспомогательного средства при ведении боя в городской местности и как средство усмирения агрессивно настроенной толпы.

В оружии, как понятно из названия, применяется поражение цели силой звука. Так рабочее звуковое давление (SPL) различных моделей LRAD на дистанции поражения составляет от 136 до 162 дБ. В качестве сравнения часто приводят SPL шума от работающих двигателей пассажирского лайнера, составляющий 120 дБ, давление при использовании “Стены звука” Grateful Dead — 110 дБ, SPL при котором повреждаются барабанные перепонки — 130 дБ.

Диапазон рабочих частот, которые были выбраны для поражающего звукового сигнала, составляет от 2,1 до 3,1 кГц. Чаще всего применяется частота 2,5 кГц, при этом громкоговоритель способен создавать звуковой луч от 30-60°, что позволяет избирательно использовать систему. Также LRAD можно применять в качестве банальных громкоговорителей, которые используются для оповещений из цикла: “Молодые люди — расходитесь! Перестаньте громить биотуалеты и никто не пострадает!”.

LRAD оказывает как психологическое, так и соматическое поражающее действие. Поражение устройством может вызвать: ощущение страха, психоэмоциональную дестабилизацию цели, острую боль в ушах, почти гарантированное повреждение барабанной перепонки, дезориентацию, головокружение, чувство тошноты, вплоть до рвоты. У людей с лабильной психикой могут развиться панические атаки.



Было разработано несколько вариантов LRAD с разными масса-габаритными характеристиками, мощностью и дальностью поражения. Гуманные противники оружия утверждают, что мощные модификации LRAD способны повреждать внутренние органы. Ими также утверждается, что воздействие LRAD может быть летальным.

Такие выводы делаются на основе исследований, в которых проводились опыты над животными. Но дело в том, что в этих исследованиях эффективно влияли на внутренние органы волны вне слышимого спектра. Например, ультразвук высокой интенсивности (в диапазоне от 700 кГц до 3,6 МГц) вызывал повреждение кишечника и легких у мышей. Также известно, что после виброакустической стимуляции у животных возникали аритмии, трепетание предсердий и брадикардия.

За время существования LRAD был неоднократно применен в полицейских и военных (Ирак, Афганистан, Сирия) операциях, наиболее известными пользователями являются армия и полиция США, ФБР, американские частные военные компании, ВМФ Сингапура, Полиция Грузии, Береговая охрана Вьетнама, Береговая охрана Японии, ВМС Сенегала, Того и Кот-д'Ивуара и др. Всего 24 государства и около 100 частных компаний, как правило, морских.



Одним из самых известных случаев успешного применения LRAD является отражение атаки сомалийских пиратов на круизный лайнер Seabourn Spirit в 2005-м году. Когда LRAD обратил нападавших в бегство. Стоимость устройства находившегося на судне составляло $ 30 000.



Также известен инцидент с танкером MV Biscaglia в 2008 году, оборудованным LRAD, который был захвачен пиратами. По одним данным, команда не успела использовать излучатели в бою против пиратов, вооруженных РПГ-7 и АК-74, по другим — пираты использовали наушники, как средство индивидуальной защиты. В 2007-м г. LRAD применяла грузинская полиция против демонстрантов в Тбилиси.

Безмолвный крик медузы и горячие головы слышат лучше

Для создания акустического оружия пытаются активно применять микроволновый слуховой эффект (Microwave Auditory Effect). Этот эффект заключается в том, что под воздействием СВЧ излучения внутри нашего черепа возникают звуки и мы их слышим без каких-либо приборов. Впервые этот эффект был замечен сотрудниками радарных станций во время Второй мировой войны. Они жаловались на появление посторонних шумов вблизи мощных излучателей микроволн.

В 1961-м году эффект описал американский нейрофизиолог Аллан Фрей. Он опубликовал подробную статью о явлении в журнале «Journal of Applied Physiology», в которой доказал, что под воздействием импульсного и модулированного микроволнового излучения в тканях вокруг улитки происходит его поглощение. При этом ткани нагреваются и расширяются под воздействием тепла. Этот процесс в свою очередь приводит к появлению волн давления, т.е. звука. Учитывая, что процесс происходит интракраниально, окружающие никаких звуков не слышат.


Alan H. Frey

Фрей использовал частоту повторения 50 Гц и длительность импульса от 10 до 70 микросекунд. Фрей обнаружил, что громкость, воспринимаемая объектом воздействия, связана с пиковой плотностью мощности, а не со средней, как полагали до него. При частоте 1,245 ГГц пиковая плотность мощности для восприятия была ниже 80 мВт/см кв. Фрей также отметил, что переданный сигнал может воспринимать как шумы различного характера, а также как ощущение штырей и игл в голове.

С 1970-х в США велись работы по созданию аппаратуры, которая позволяла бы намеренно формировать звуки внутри головы. Изначально предполагалась возможность использовать такое устройство в мирных целях, как слуховой аппарат и средство связи, однако пагубное влияние микроволнового излучения ограничило интересы разработчиков созданием нелетального оружия. В 1989 году появляется американский патент № 4,877,027, в котором описывается устройство, способное передавать звук посредством микроволн.

В 1991-м году Российский Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН выпускает брошюру “Физические основы слухового эффекта СВЧ”, где русским по белому пишет, что в результате экспериментов установлено, что импульсное СВЧ-поле возбуждает в тканях около улитки акустические колебания, достигающие слуховых центров.

В основу брошюры положены работа В. В. Шорохова «Механизм слухового эффекта импульсных полей СВЧ» 1988 г и исследования Р. Э. Тиграняна. Как и Фрей в 60-х, советские ученые отмечали, что в зависимости от параметров передатчика испытуемые слышат шипение, гудение, щелчки, стук, а также могут испытывать ощущение инородных тел в голове и дискомфорт.

В ходе исследований, проводившихся в США и СССР, было доказано, что при изменении модулирующего сигнала можно передавать информацию в виде отдельных слов, фраз и звуков. В зависимости от параметров модулирующего сигнала, звук переданных через волны СВЧ может раздражать, вызывать тошноту и рвоту, а также приводить к потере сознания и способности сопротивляться.

В 1974 году Кеннет Фостер из Университета Пенсильвании успешно провел эксперимент по передаче модулированного речью сигнала. В своем исследовании он отметил, что для такой передачи необходима гипотетически опасная плотность потока энергии. Известна также статья 1975 года, в которой нейропсихолог Дон Юстесен говорит о воздействии излучения на восприятие человека. В этой статье, упоминается об эксперименте Джозефа Шарпа и Марка Гроува в Исследовательском институте армии им. Уолтера Рида, который также прошел 1974-м.

В ходе исследования, Шарп и Гроув сообщают о том, что из переданных при помощи модулированных голосом микроволн десяти слов были узнаны девять. Уровни излучения при этой передаче приближались к 10 мВт/см², которые являются порогом безопасного воздействия. При более низкой плотности узнаваемость речевой информации снижалась. Многие исследователи отмечают, что при таких условиях возможно повреждение мозга от термических эффектов СВЧ-излучения.

В 2004-м году на основе эффекта компанией WaveBand Corporation была создана экспериментальная боевая система Mob Excess Deterrent Using Silent Audio или MEDUSA, т.е. «Мобильное превосходящее сдерживание с использованием безмолвного аудио».

Разработчики добились возможности вызывать при помощи устройства ощущение сильного дискомфорта, а также “выключения” (“выведения из строя”) отдельных лиц или группы. В 2005-м году корпорацию WaveBand купила компания Sierra Nevada и на 3 года закрыла тему по разработке MEDUSA. В 2008-м ряд СМИ опубликовали информацию о том, что Sierra Nevada занимаются дальнейшей разработкой темы.

По описанию разработчиков, в результате воздействия MEDUSA в голове цели невидимый для окружающих луч СВЧ-излучения создает громкий звук, напоминающий крик, который продолжается пока человек находится в зоне воздействия устройства. Звук нельзя прекратить, закрыв уши. Серийно устройство не выпускалось, данных о поставке опытных образцов в открытых источниках нет.

Ken Foster, professor of bioengineering at University of Pennsylvania

Кеннет Фостер (см. выше) и профессор Вашингтонского университета Билл Гайснизили подвергли резкой критике эффективность предлагаемого устройства и выразили сомнение в его нелетальности. Фостер отметил, что в связи с особенностями человеческой биофизики устройство: «убьет вас раньше, чем вас беспокоит шум». Гайснизили подтвердил оценку Фостера и сказал, что: «от звука не будет никакой опасности, по сравнению с той, которая будет исходить от тепла».

Существует мнение, что эти оценки похоронили проект, однако официально его не прекращали и не закрывали. Просто перестали пиарить в СМИ. Есть также суждения относительно того, что критика была спланированной, а проект решили продолжать “тихо”.

Инфразвук и “Шепот” для разгона демонстрантов

С влиянием инфразвука связано больше всего мифов, однако это не значит, что его нельзя использовать в качестве оружия. Эффекты волн низкой частоты главным образом психологические. С инфразвуком связывают усиление эмоций и формирование чувства страха.

Вопрос о влиянии инфразвука на психику не стоит — он влияет, но в разных исследованиях по разному описываются эффекты от его применения. Так одни исследователи утверждают, что инфразвуковые колебания вызывают “ужас, панику и смятение”, другие, что “усиливают существующий эмоциональный фон”.

Также известно, что, согласно исследованиям NASA, колебания с частотой 19 Гц, источником которых являются двигатели ракеты, воздействуют на глазные яблоки и способны вызывать расстройства зрения у астронавтов, в том числе формировать различного рода видения.

Существует также мнение, что инфразвук (равно как и ультразвук) способен разрушительно воздействовать на внутренние органы человека резонансными частотами. Эта гипотеза была частично опровергнута учеными Американского института ультразвука в медицине (AIUM).

Их исследования показали, что не зафиксировано доказанных биологических эффектов, связанных с несфокусированным звуковым пучком с интенсивностью ниже 100 мВт/см² SPTA или сфокусированными звуковыми пучками ниже уровня интенсивности 1 Вт/см² SPTA. Это касается как инфразвука с ультразвуком, так и слышимого спектра.

На эффектах инфразвука основано современное российское нелетальное оружие, названное “Шепот”. Устройство представляет собой щит сотрудника правоохранительных органов, с вмонтированным в него излучателем инфразвуковых колебаний.



Устройство было разработано в 2014-м году и в 2015-м поступило на вооружение в МВД, будучи предварительно протестировано в УФСИН. В 2016-м появились сообщения, что устройство будет также использовать Росгвардия. Известно, что первые 5 щитов обошлись МВД в 7,5 миллионов рублей, о чем сообщал “Техноомск”.

Также стоимость спецсредства светилась в ЖЖ, где упоминалась сумма в 1 513 384 рублей 57 копеек за один комплект. В 2016-м году МВД России был объявлен конкурс на похожую мобильную систему большей мощности, размещенную на прицепе, о чем соообщал @marks . Начальная цена контракта составляла 5,1 млн. рублей. Известно также, что на закупку “Шепота” для росгвардии в этом году планировали потратить 62 миллиона рублей.



Где проходила разработка устройства неизвестно, но ещё 2015-м были опубликованы некоторые его ТТХ. Так известно, что “Шепот” генерирует звуковые колебания от двух излучателей, которые образовывают нелинейно-параметрическую область инфразвукового воздействия. О частоте колебаний в ТТХ не сказано, но известно, что это инфразвук. Средняя величина акустического давления, которое способен создавать “Шепот” на расстоянии 10 м, составляет 120 дБ, время работы устройства от аккумулятора достигает 50 минут, время непрерывного излучения — 30 секунд, а интервал между периодами воздействия — 15 секунд. Данных о боевом и экспериментальном применении устройства в открытых источниках нет.

Итог

В отличие от распространенных мифов звуковое оружие не взрывает головы, не настроено на “частоту смерти” и не способно вызвать непроизвольный акт дефекации. При этом исследования, которые ведутся в этой области, как видно, привели к ощутимым результатам. Некоторые существующие образцы уже выпускаются серийно и массово используются полицией и военными. Я описал наиболее заметные, на мой взгляд, разработки в этой области. Я ещё вернусь к этой теме, так как уместить все интересное в один материал достаточно тяжело. Буду признателен за ваши мнения в комментариях.

Для подготовки использован фотоконтент и материалы:
patents.google.com/patent/US4877027A/en
boeing-is-back.livejournal.com
twower.livejournal.com
defendingrussia.ru
howgreenisthis.org
www.ted.com
slavaland.ru
www.2eguerremondiale.fr
xakac.info
topwar.ru
patents.google.com/patent/US4877027A/en
defpost.com
militaryreview.su
skewsme.com
slowdigital.com
lancasteronline.com
news.bbc.co.uk