CAPTAS-4

A finales del año 2019, en una semana en la que vieron la luz varias importantes noticias sobre los futuros escoltas de la Armada, las fragatas F-110, se incluía la confirmación de la adquisición del sonar CAPTAS-4 de THALES. Esta referencia pasó relativamente desapercibida entre noticias mucho más mediáticas, como la propuesta de nombres para las cinco fragatas. En nuestra opinión, la adquisición de este sonar se trata probablemente de la noticia más importante hasta la fecha sobre las futuras F-110. Un sonar que ya está en uso en otras marinas de nuestro entorno, y a lo largo de este artículo intentaremos demostrar por qué.

Las fragatas F-110 o, como son conocidas desde hace escasos días; la futura clase Bonifaz, están llamadas a integrar la 41ª escuadrilla de escoltas sustituyendo a los seis veteranas buques de la clase Santa María. Estas últimas, las conocidas internacionalmente como clase Oliver Hazard Perry por el buque que inauguró la serie, y ampliamente exportadas, nacieron como buques con un rol eminentemente antisubmarino.

Su sonar pasivo remolcado, el SQR-19 TACTAS, les permitía detectar submarinos soviéticos a gran distancia (más adelante veremos cómo) y, empleando la que quizás es su mejor arma, los helicópteros Seahawk, para re-detectar y enfrentar dichos submarinos.

Al nacer ya en una época en la que los barcos puramente especializados estaban desapareciendo poco a poco, las Perry fueron dotadas de otras armas y sensores que les han permitido —y les permiten todavía en nuestro caso— llevar a cabo una amplia gama de misiones: radar aéreo y direcciones de tiro, misiles antiaéreos y antibuque, cañón de 76mm, etc.

Se trata, en definitiva, de un diseño muy exitoso que estuvo en servicio en la US Navy durante casi cuatro décadas (1977-2015) y que sigue siendo empleando por países tan distintos como Bahrein, Egipto, Pakistán, Polonia, Turquía, Taiwán y España.

Nuestra otra serie de escoltas, todavía puntera y llamada a convivir con las F-110 durante al menos dos décadas, es la clase Álvaro de Bazán. Las F-100, basadas en los destructores americanos Arleigh Burke, son barcos eminentemente antiaéreos que fueron construidos y que operan sobre la base del poderoso radar multifunción SPY-1D aunque, una vez más, fueron dotados de otros sensores y armas para batirse en todos diversos escenarios.

La pura lógica dicta que nuestra nueva clase de escoltas deberá estar especialmente orientada a la guerra antisubmarina, pero a lo largo de este artículo intentaremos demostrar de una forma más ilustrada esta necesidad. Como no puede ser de otra manera en un artículo de divulgación, la información que reproduciremos será toda de dominio público. En este aspecto tenemos la suerte de que la parte de la guerra antisubmarina que trataremos tiene bastante poco de táctica y mucho de ciencia.

El sonar

El desarrollo del ASDIC, el primer sonar operativo de la Historia, otorgó a la Royal Navy una importante ventaja en la lucha antisubmarina contra los sumergibles de Hitler en la Segunda Guerra Mundial. Cuando EE.UU. entró en la guerra, los británicos cedieron su invento a sus aliados y estos le asignaron un nuevo nombre, quizás más práctico. Si «radar» significa radio detection and ranging, algo así como detección y determinación de la distancia por radio, el sonar sería sound navigation and ranging, navegación y determinación de distancia por sonido.

Para empezar, podemos dividir los sónares en dos tipos: Activos y pasivos. En el primer caso, el equipo emite una onda de sonido que, tras rebotar en el blanco, vuelve al emisor y proporciona la posición del objeto en el que ha rebotado. En el segundo caso, el equipo solo escucha los sonidos del mar y, si es lo suficientemente sensible, es capaz de detectar barcos, submarinos y otros emisores de sonido (desde lluvia en la superficie a animales marinos).

En realidad, todo es algo más complejo y no hemos sido del todo rigurosos, pues pues la mayoría de los sónares son capaces de funcionar en los dos modos. Es decir, son capaces de emitir y escuchar la respuesta, pero también son capaces de solo escuchar. Lo que sí es cierto es que suelen estar diseñados para desarrollar una de las dos funciones como cometido principal y es esta en la que son realmente provechosos.

A priori, podría parecer que los sónares activos son ventajosos, pero tienen un gran inconveniente: Si nosotros somos capaces de escuchar el rebote de la onda sonora en el blanco (ese famoso «ping» de las películas), sin duda el blanco será capaz de escuchar esa onda de sonido. La lógica dicta —y lo veremos a continuación— que la onda va perdiendo fuerza a medida que se propaga y, por tanto, será más potente cuando llegue al blanco que cuando nos vuelva a nosotros. Esto también significa que puede ser que un blanco reciba la onda de sonido pero nosotros no escuchemos el eco.

Los más avezados ya habrán deducido que los submarinos, por lo general, operan en pasivo. Es decir, aunque cuentan con transmisores sonar, suelen navegar solo escuchando lo que hay a su alrededor para no delatar su posición. Evidentemente, esta técnica depende de lo silencioso que sea el enemigo. O el amigo, porque en febrero de 2009 un submarino británico y uno francés colisionaron en el Atlántico. Todo parece indicar que no se vieron. O, mejor dicho, no se escucharon.

La acústica submarina ⁱ

A diferencia del radar, cuyas emisiones se transmiten por el aire, medio que, de forma generalizada, mantiene sus propiedades constantes, las ondas de sonido que viajan bajo la superficie se transmiten por el agua, un medio cuyas características cambian francamente en sus distintas capas. Además, las ondas de sonido se ven más afectadas por las condiciones del medio que las electromagnéticas. Esto hace que el estudio del medio sea fundamental en la guerra antisubmarina (y submarina, por supuesto).

El análisis de la salinidad, temperatura y presión de las distintas capas del mar daría respuesta a las preguntas de los perplejos operadores sonar de la Segunda Guerra Mundial. Los marinos de mediados del siglo pasado no entendían por qué, en ocasiones, no eran capaces de detectar contactos a pocos cientos de yardas de sus barcos. A continuación, intentaremos arrojar algo de luz sobre el misterio.

De las tres condiciones que hemos mencionado —temperatura, presión y salinidad— la temperatura es, con diferencia, la que más afecta a la transmisión de las ondas sonoras. En concreto afecta a la velocidad de las ondas y las ondas de sonido tienden a ir hacia las zonas de menor velocidad. Sí: los rayos sonoros se curvan. En función de la temperatura, el mar se divide en cuatro capas:

• Superficial: hasta unos 50 metros de profundidad. Afectada por la meteorología en superficie y la radiación solar.

• Termoclina estacional: con un gradiente negativo (la temperatura disminuye) pronunciado en verano y menos en invierno.

• Termoclina permanente: hasta unos 1.600 metros. Gradiente negativo constante y suave.

• Isoterma profunda: la temperatura permanece constante. La velocidad de los rayos sonoros se ve afectada por el aumento de presión.

Estas capas, combinadas con los fenómenos que afectan a los rayos sonoros (reflexión y refracción), nos dan las distintas formas en las que se aprovecha el sonido para el sonar:

• Rayo directo: también conocido como canal sonoro de superficie porque los rayos sonoros tienden a curvarse hacia arriba. Se da cuando la temperatura es más o menos constante y los rayos sonoros se ven afectados por la presión buscando las zonas más lentas, que están cerca de la superficie. Al incidir en la superficie, los rayos sonoros rebotan (reflexión) hacia abajo repitiéndose el proceso de curvatura hacia arriba hasta que vuelven a la superficie. La profundidad que alcanza el rayo que llega más profundo de los que vuelven a la superficie se conoce como profundidad de capa. En el esquema se aprecia como los rayos que bajan de esa profundidad nunca vuelven por encima de la capa lo que significa, a efectos prácticos, que un sonar situado por encima de la capa no puede escuchar nada que esté por debajo (salvo que esté muy, muy cerca).

• Rebote en el fondo: con grandes sondas y rayos sonoros que se curvan hacia abajo, puede darse que estos reboten en el fondo y vuelvan a subir. Tras rebotar en la superficie podría repetirse el fenómeno. Debido a las pérdidas no suelen ser aprovechables más que dos o tres rebotes. Este fenómeno se da simultáneamente con el canal sonoro de superficie (con los rayos que escapan por debajo de la capa).

• Zona de convergencia: la zona de convergencia se da cuando los rayos que se curvan hacia las profundidades (debido a la diferencia de temperatura) vuelven a curvarse hacia arriba (la velocidad del sonido se iguala a la de la superficie al equilibrarse la temperatura y aumentar la presión). Puede darse una segunda e, incluso, una tercera zona de convergencia después del rebote en la superficie. Los alcances pueden estar alrededor de las 20 millas náuticas, dependiendo de las diferencias de temperatura y, por tanto, de la zona y la época del año. No hay alcance en todo ese círculo alrededor del sonar, sino que lo hay en un anillo de, aproximadamente, un 10% del alcance. Como es lógico, para que los rayos sonoros recorran este camino, es necesario que haya la profundidad suficiente para que se curven hacia abajo y luego hacia arriba. Este es el método que empleaba el TACTAS de las Perry.

• Canal sonoro: los canales sonoros se producen entorno a un punto de mínima velocidad del sonido al que los rayos tienden a volver, curvándose en una trenza eterna (si no golpean con el fondo ni con la superficie y hasta que se atenúen) dentro de una capa cuyos límites de profundidad tienen la misma velocidad del sonido. Su ventaja sobre el canal sonoro de superficie —o rayo directo— es que no sufre las pérdidas por rebote, obteniéndose alcances mucho mayores. Esta es, sin lugar a dudas, la mejor trayectoria de propagación en la mar. Existe un canal sonoro permanente con el eje entre 700 y 1500 metros, lo que lo hace poco utilizable para la mayoría de los submarinos y para los sensores usados por sus depredadores. Pero se dan también canales estacionales menos profundos: en el Mediterráneo, por ejemplo, suele haber canales con el eje a menos de 300 metros en primavera, verano y otoño.

El aprovechamiento de los canales sonoros

Las transmisiones por rayo directo tienen corto alcance por las pérdidas en los sucesivos rebotes, pero además un sonar cercano a la superficie está prácticamente sordo a todo lo que pase por debajo de la capa. La trayectoria de rebote en el fondo necesita de unos fondos muy concretos y, aun así, tiene muchísimas pérdidas. La zona de convergencia solo se da en determinadas condiciones y, aunque tiene un gran alcance, no nos permite ver nada por dentro del anillo de detección.

En definitiva, la forma de aprovechar la acústica submarina a nuestro favor es mediante los canales sonoros y, como es lógico, deberemos poner nuestros sónares en el mismo canal que el blanco, el submarino. Y, sin olvidar que los submarinos modernos son muy difíciles de escuchar —recordemos el accidente francobritánico—, intentaremos explotar los sonares activos. Teniendo en cuenta que los barcos (no submarinos) tienen la costumbre de navegar por la superficie del mar, ¿cómo aprovechamos los canales sonoros?

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