Desde la invención de los buques y su uso en las guerras, siempre ha sido de vital importancia conocer la posición y el tamaño de la flota enemiga. Con la aparición del submarino fue necesario desarrollar métodos novedosos capaces de contrarrestar su efectividad. Puesto que las ondas electromagnéticas (radar) se transmiten muy mal en medio acuoso, se recurrió a las ondas mecánicas (sonido) como medio para la detección y localización de estos artilugios. Tanto es así que desde hace 70 años la herramienta principal para búsqueda antisubmarina es el sónar [1]. Desde entonces, la Detección Acústica Submarina no ha hecho más que perfeccionarse generalizándose sistemas como la red SOSUS o los buques de vigilancia oceánica, temas todos ellos que trataremos en las siguientes líneas.
Antes de comenzar, es conveniente mencionar los posibles caminos que el sonido puede tomar en la mar, ya que la mayoría de los sensores a estudiar se centran en el tratamiento de la energía acústica.
La manera más sencilla se conoce como camino directo, el cual se produce cuando el emisor y el receptor se encuentran lo suficientemente cerca. Canal de superficie, por las características físicas del medio el sonido se queda atrapado en los primeros metros de profundidad. Rebotes en el fondo y en la superficie, el sonido se propaga por las zonas con menor velocidad de propagación acústica, por tanto, cuando llega a los extremos, se refracta o refleja y vuelve al mar. Zona de convergencia, cuando los rayos acústicos se concentran en la superficie. Canal sonoro profundo o canal SOFAR, se produce cuando hay un espacio en el que la velocidad de propagación acústica es mínima por lo que los rayos acústicos quedan confinados en su interior. Camino acústico fiable, este canal conforma un tipo especial de camino directo que se extiende hacia arriba en la superficie del agua desde un punto por debajo de la profundidad crítica en la mar. Por último, para suavizar el párrafo, se adjunta una imagen en la que se plasman los conceptos mencionados [2]:
En este artículo se analizarán diversos equipos de vigilancia submarina capaces de proporcionar alerta temprana al mando. Estos artilugios pueden ser móviles o fijos y aprovechar los distintos caminos acústicos posibles como el canal sonoro profundo o la propagación por camino directo. Además, desde un punto de vista militar, llegan a tener importancia estratégica pues un sistema de estas características detectaría submarinos SSBN [3, 4, 5].
Aunque, inicialmente, estos sistemas se utilizaron para la defensa de puertos importantes como se verá más adelante, años más tarde se colocaron en estrechos o enclaves estratégicos para conocer si un submarino u otro tipo de nave había accedido a un cuerpo de agua determinado. Cumpliendo lo recogido en el punto 5 del concepto de operaciones estadounidenses conocido como lucha antisubmarina de espectro completo (Full Spectrum ASW) [6]. Así, también se evita la necesidad de disponer de una agrupación naval siguiendo continuamente a un submarino, reduciendo posibles tensiones políticas [7]. Por así decirlo, sería establecer un control laxo sobre el submarino, pues en cualquier momento las fuerzas aliadas serían capaces de localizarlo, ya que cuentan con la información remitida por los sensores.
Actualmente, debido a la proliferación de un gran número de submarinos y éstos cada vez más silenciosos, se está trabajando en la introducción de sistemas desplegables in situ y móviles, aprovechando las nuevas tecnologías. Como curiosidad, las primeras defensas de puerto consideraban el uso de mallas para la pesca del siluro [8]:
Antes de comenzar, se establecerá una clasificación que sirva como guía. De esta manera, se puede diferenciar entre sistemas fijos (Fixed Surveillance System), como el SOSUS (Sound Surveillance System); móviles (Mobile Surveillance System), como el SURTASS (Surveillance Towed Array Sensor System) instalado en los buques T-AGOS (Tactical Auxiliary General Oceanographic Surveillance), o desplegables (Deployable Surveillance System). Estos últimos son más recientes y, por tanto, menos maduros [2].
Además, se debe tener en cuenta la introducción de algoritmos de ayuda a la decisión como el Acoustic Automated Processing (AAP) destinado a proporcionar un subsistema capaz de automatizar los procesos de reconocimiento de firmas y así poder suministrar la capacidad de alerta temprana mediante los sensores de vigilancia fijos (FSS) [9]. Este desarrollo se fundamenta en la Línea de Esfuerzo (LOE) Azul Strengthen Navy Power at and from the Sea del documento publicado por el AJEMA (Chief of Naval Operations, CNO) estadounidense: Design for Maintaining Maritime Superiority [10].
Cambiando un poco de tercio, también es importante analizar la supervivencia de estos sensores en caso de conflicto. Como es de esperar, aunque los sistemas centralizados y las partes fijas de los distribuidos se encuentren al abrigo de las profundidades estratégicamente emplazados [1, 2], existen naciones con potentes capacidades para degradarlos [11, 12], bien auscultando los cables [13] (Operación Ivy Bells [14, 15]) o bien destruyendo parte o toda la instalación [16], como ha ocurrido recientemente con los gaseoductos Nord Stream 1 y 2 [17]. En este caso concreto, los gaseoductos estaban fuera de servicio por lo que las connotaciones son menores que el ataque a una estación de la red IUSS (Integrated Undersea Surveillance System), el cual se podría dar durante un proceso de escalada vertical [18]entre la Federación Rusa y la OTAN.
En el primer caso (auscultación de cables submarinos) es probable que no se tenga constancia de la posible intervención del sistema hasta que no se realice una inspección de la zona. Esto se puede mitigar con una correcta encriptación de la información. Por su parte, la destrucción de los cables obliga a la presencia de un buque especializado, normalmente civil, cuyo coste es muy elevado y el tiempo de reparación relativamente alto [19, 20, 21]. Por ello, todo lo relacionado con este tipo de sistemas deberá llevarse con el mayor de los secretos [2].
Como era de esperar, aunque no son la razón principal del artículo, también será importante tener en cuenta a los drones submarinos, pues están llamados a trabajar en colaboración con los sistemas fijos. Asimismo, se debe remarcar que cada vez será más difícil establecer un discriminante robusto entre las definiciones de vehículo y sensor [7].
Al igual que se mencionó en el artículo anterior sobre drones submarinos, dependiendo de la longitud a la que se desee detectar, se trabajará en unas frecuencias o en otras.
Puesto que es algo complejo hacer un estudio exhaustivo de todos y cada uno de los proyectos y tampoco es objeto de este artículo asustar al lector con todos ellos, se recogerán los más importantes. Por costumbre, se comenzará con los sistemas estadounidenses para continuar con los europeos, japoneses, indios y australianos, y terminar con los rusos y los chinos.
Sistemas de Vigilancia Acústica Occidentales
Ya durante la Primera Guerra Mundial se instalaron las primeras cadenas de hidrófonos, compuestas principalmente por receptores telefónicos capaces de soportar las presiones del agua. Estos rudimentos estaban pensados para trabajar con las ondas de sonido transmitidas por aire, por lo que su éxito se debió al enorme ruido que emitían los submarinos de la época [18].
Por ejemplo, se colocaron en la isla de Hyères (Francia) justo delante de la entrada a la base más importante de la marina francesa en el Mediterráneo, Tolón [23, 24, 25]. De hecho, el primero en trabajar con el sónar activo fue el reconocido físico galo Paul Langevin [26].
Años más tarde, durante la Segunda Guerra Mundial, su uso se extendió y se empezaron a utilizar tanto en buques como en estaciones fijas. Los británicos acuñaron el término ASDIC (Anti-Submarine Detection Investigation Committee), mientras que los estadounidenses prefirieron el más usado SONAR (Sound Navigation and Ranging) [18].
Por ejemplo, los ingleses lo emplearon de manera combinada con magnetómetros dispuestos en el lecho marino para la protección de puertos importantes como el de Haifa [27]. Asimismo, se cree que también se empleó en Gibraltar frente a los raids de la Décima Flotilla MAS (Mezzi d’Asalto) de la Regia Marina [28]. Todos estos sistemas, eran principalmente de corto alcance y estaban centrados en la detección de submarinos enemigos que se acercaran a puertos aliados [1]. De hecho, en aquella contienda, los principales medios para buscar submarinos eran la vista y el radar [29], donde tuvo lugar una interesante carrera entre la mejora de las antenas emisoras (por parte aliada) y de los receptores ESM (por parte alemana).
Durante la Guerra Fría, la guerra antisubmarina alcanzó su época de mayor esplendor, pues la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas (URSS) fue una potencia cuyo fundamento se encontraba en la denegación del mar al adversario (la Federación Rusa sigue recurriendo a esto) empleando para ello buques de superficie y submarinos fuertemente armados [31]. Ante el temor de que estos últimos tuvieran un radio de acción grande (gracias a la introducción de los mástiles de inducción y, posteriormente, de la propulsión nuclear) y pudieran comprometer las líneas de comunicaciones marítimas entre Estados Unidos y Europa [32], el país americano se vio obligado a desarrollar un novedoso sistema para la escucha de submarinos por todo el orbe. Conocido como SOSUS (Sound Surveillance System, su nombre desclasificado inicialmente fue CAESAR [33, 34]) [35], contó con una estación en la isla de La Palma (islas Canarias) [18, 36, 37, 38].
Esta red de sensores, puesta en funcionamiento por primera vez 1961 y compuesta por hidrófonos fijos [39], permitió constituir una malla de alerta temprana (gracias al enorme alcance) para los medios de la US Navy, que en aquella época incluían aviones de patrulla marítima, buques y submarinos [1]. De esta forma, cada vez que una estación (ubicada en territorio propio o aliado) detectaba el posible ruido de un submarino, inmediatamente se lanzaba la tripulación de alarma (en aquel momento, los P3 también hacían servicio de alarma) y se le ordenaba que escudriñara el área en busca del posible fantasma [40].
Esta tecnología se basa en el uso del canal sonoro profundo (Deep Sound Channel, DSC, por sus siglas en inglés) [1] descubierto de manera independiente por los investigadores Maurice Erwig y J. Lamar Worzel de la Universidad de Columbia [41], y Leonid Brekhovskikh en el Instituto de Física de Lebedev [42] durante la década de los 40. Este canal se encuentra entre los 700 y 1300 metros de profundidad y se caracteriza por atrapar las ondas sonoras en su interior, de manera que actúa como una guía de onda. También conocido como canal SOFAR (Sound Fixing and Ranging Channel) [43].
Al actuar como una guía de onda, la propagación es cilíndrica por lo que solo hay pérdidas en el plano, a diferencia de la propagación esférica [44]. El uso del océano como una guía de onda gigante cuyos límites son el fondo marino y la superficie de la mar sigue estando vigente gracias a las técnicas OAWRS (Ocean Acoustic Waveguide Remote Sensing) [45] y POAWRS (Passive Ocean Acoustic Waveguide Remote Sensing) [46].
Asimismo, el desarrollo por parte de los laboratorios Bell del análisis LOFAR (Low Frequency Analysis and Recording) permitió tanto la representación de la señal acústica recogida en los lofargramas (adaptados a partir de un espectrograma acústico) como el análisis de la parte de baja frecuencia de la señal, indicando qué frecuencias estaban presentes [33, 35].
Debido a la información filtrada por el espía John Walker a la Unión Soviética y a la ya recabada por ellos [48], los ingenieros del país comunista trabajaron a destajo durante la década de los 70 para poner sus submarinos a la altura de los estadounidenses. De esta forma, en 1979 terminaron el primer submarino con un sistema apropiado de aislamiento y, en 1984 ya habían introducido las dos primeras clases de submarinos capaces de evitar las estaciones SOSUS [47, 49].
Esto provocó que la US Navy investigara en nuevas líneas para la detección temprana de los submarinos soviéticos [1], pues habían perdido parte de la ventaja que disponían gracias al sistema SOSUS. Por un lado, la puesta en servicio de buques de investigación oceanográfica dotados con una matriz de hidrófonos denominada Surveillance Towed Array Sensor System (SURTASS) [50] así como la instalación de un nuevo sistema de hidrófonos denominado Fixed Deployable System (FDS) [51], basado en el modo de propagación acústica conocido como Reliable Acoustic Path (RAP). Donde un receptor situado en o por debajo de la profundidad crítica puede detectar fuentes acústicas a poca profundidad hasta alcances moderados independientemente de las condiciones del agua cerca de la superficie o de la interacción con el fondo marino [52].
Es decir, en lugar de emplear el canal sonoro profundo recurría a lo que se conoce como camino directo [51]. Así cada sensor cubría un pequeño cono de la columna oceánica. Por tanto, el mencionado FDS es otro ejemplo de los sistemas de vigilancia fijos (FSS). Entre 1993 y 1996 se construyeron y desplegaron tan solo dos matrices FDS debido a la reducción de fondos posterior al fin de la Guerra Fría. Cada uno con un coste de mil millones de dólares en 1994. Los desarrollos de estos sistemas más allá de 1996 son clasificados [2].
No obstante, Cote menciona dos sistemas cuyo objetivo es alcanzar una capacidad de búsqueda de área amplia en el ambiente litoral [51]. El primero recibe el nombre de Advanced Deployable System (ADS) [33], mientras que el segundo se denomina Distant Thunder. El sistema ADS es una matriz pasiva situada en el fondo del océano que puede ser desplegada por un buque de superficie. Al igual que en su predecesor, el programa FDS, los sensores acústicos apuntaban hacia arriba aprovechando el modo Reliable Acoustic Path (RAP) [52]. Por su parte, Distant Thunder es un procesador de señales adjunto a los sistemas de combate antisubmarinos existentes capaz de reducir el ruido acústico de manera significativa.
La combinación de los sistemas fijos (FSS) tanto SOSUS como FDS con los sistemas móviles (MSS) compone el núcleo de las capacidades actuales del sistema estadounidense IUSS (Integrated Underwater Surveillance System) [2].
Además, según recoge Sutton, en los 80, Canadá y Estados Unidos comenzaron un interesante proyecto denominado Spinnaker, en honor a los científicos que colaboraron en él. Este programa, similar a la red SOSUS previamente mencionada, pretendía escuchar a los submarinos soviéticos bajo la capa de hielo ártico al norte de Canadá, donde se creía que se escondían. Para poder instalar los sensores y largar el cable, se tuvo que diseñar el vehículo autónomo antisubmarino más grande hasta la fecha: el Theseus AUV [53].
Una vez explicados los sistemas fijos, se procede con los desplegables. La gran mayoría de ellos se encuentran todavía en desarrollo y forman parte de iniciativas lideradas por agencias como Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), Office of Naval Research (ONR), Naval Undersea Warfare Center (NUWC), entre otras. Los esquemas propuestos incluyen sensores submarinos desplegables, sensores distribuidos en red, redes de comunicación y navegación subacuática, así como vehículos autónomos con sensores submarinos y equipos de comunicación o constelaciones submarinas.
Se pueden clasificar en cinco categorías principales [2]: sistemas de vigilancia de aguas someras (SWSS), sistemas de vigilancia pasiva de aguas profundas (DWP), sistemas de vigilancia activa de aguas profundas (DWA) y sistemas móviles activos/pasivos (MPAS).
Dentro de los primeros, se encuentra el ya mencionado Advanced Deployable System (ADS) o WQR-5, el Autonomous Off-Board Surveillance Sensor (AOSS), el Deployable Autonomous Distributed System (DADS), Seaweb [54, 55] y Persistent Littoral Undersea Surveillance Network (PLUSNet) [56].
Con respecto a los sistemas pasivos de aguas profundas se encuentran: Reliable Acoustic Path Vertical Linear Array (RAP VLA), Transformational Reliable Acoustic Path System (TRAPS) y Deep Reliable Acoustic Path Exploitation System (DRAPES). Como se puede observar todos ellos se fundamentan en aprovechar el camino acústico fiable (RAP) [52] lo que indica una transición desde el mítico canal SOFAR hasta este. Por último, se incluye uno activo, el Deep Water Active Distributed System (DWADS), optimizado para detecciones en zona de convergencia.
En último lugar quedan los sistemas móviles activos/pasivos (MPAS) entre los que destacan: Submarine Hold at Risk (SHARK) y Sensor Hosted in Autonomous Remote Craft (SHARC).
Es conveniente mencionar que tanto el programa TRAPS como SHARK se desarrollaron inicialmente en el marco de un programa de la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) conocido como DASH (Distributed Agile Submarine Hunting), dado a conocer en 2013 [2, 57].
Por último, la Oficina de Investigación Naval (ONR) se encuentra desarrollando una familia de sistemas desplegables (Deployable Family of Systems, DFoS) [58] centrada en el uso de soluciones asequibles para una vigilancia de área extensa flexible y con capacidad de respuesta, incluyendo los sistemas DWA, DWP y MPAS relacionados [2]. La fase inicial de dicho programa se anunció en febrero de 2020 [59].
De esta manera, se consolida y se fundamenta en los prototipos de sistemas que han sido desarrollados por programas de I+D estadounidenses en las dos últimas décadas. En principio, según el presupuesto de la US Navy para 2021, los sistemas DWP entrarán en producción a gran escala (FRP) en el año fiscal de 2023, mientras que el prototipado de los sistemas DWA comenzará en el año fiscal siguiente [60]. Sin embargo, en el documento para 2022, se eliminó la adquisición de sistemas DWA y MPAS, y se redujo el número de nodos DWP del Spiral 1.1 a adquirir [61].
Habiendo concluido la mención de los sistemas que actualmente se utilizan y se están desarrollando en Estados Unidos, se pasará a los de Europa del norte. Al igual que el país norteamericano, estos países tienen que hacer frente a la presencia amenazante de las unidades navales rusas (antes soviéticas) en sus cercanías. A veces, demasiado cerca.
Durante la redacción de este documento, se ha encontrado información tanto de Noruega como de Finlandia, los cuales cuentan con sistemas submarinos para diversos fines. En el caso concreto de Noruega, disponen del observatorio subacuático Lofoten-Vesterolen (LoVe) puesto en servicio en agosto de 2020 y operado por el Instituto de Investigación Marina (IMR) [62].
Está compuesto por una red de sensores tanto acústicos como ópticos para la detección de mamíferos y otros seres vivos. Se hizo popularmente famoso después de la misteriosa avería que sufrió en 2021 [63], cuando, entre otros daños, desapareció parte del cableado de la instalación. Es conveniente mencionar que la propia Agencia de Investigación de Defensa de Noruega (FFI) reconoce que los datos recabados por este sistema son filtrados y preprocesados antes de enviarlos al Instituto de Investigación de Marina, eliminando en el caso de que sea necesario los registros que hayan podido dejar los submarinos o buques militares que transitaron por la zona [64].
Finlandia, por otro lado, cuenta con sistemas de vigilancia submarina desde los años 70 para proteger sus costas [65, 66]. La última iteración es el sistema SURA (Rapidly Deployable Underwater Surveillance System). Su programa de desarrollo comenzó en 1990 y las primeras demostraciones con sonoboyas se efectuaron en 2003 [67]. De estos experimentos se desprendió que la modificación de equipos ya existentes no era el camino adecuado. Por lo que se contrató a la empresa Patria Advanced Solutions para el desarrollo de un demostrador [68].
Aunque la función principal del sistema es la detección pasiva, se llevaron a cabo experimentos para dotarlo de capacidad activa en configuración multiestática y poder hacer frente a amenazas muy silenciosas [69]. Su demostración definitiva se llevó a cabo en 2006 y comenzó a complementar la red de vigilancia fija a finales de 2010. Está compuesto por un número variable de sensores, conexión mediante fibra óptica y un sistema de análisis y presentación de datos [65].
Se desconoce si fue este sistema el encargado de detectar a un objeto sospechoso en 2015 [70] o bien las antenas fijas (Passive Fixed Array) con las que ya contaba la marina finlandesa desde mediados de los 2000. Dicho objeto fue advertido mediante el lanzamiento de granadas de mano [65]. Asimismo, en el marco de este proyecto, también se investigó en la introducción de sensores no acústicos para la protección de instalaciones portuarias [71].
A pesar de que los países que conforman la Unión Europea están algo relajados en el ámbito antisubmarino, existen algunas propuestas recientes. Por un lado, el proyecto RACUN (Robust Acoustic Communications in Underwater Networks) financiado por la Agencia de Defensa Europea (EDA) centrado en el desarrollo de comunicaciones submarinas [72] y el proyecto USSPS (Unmanned Semi-fixed Sea Platforms for Maritime Surveillance) [73]. Además, el país más avanzado en esta materia, Francia, presentó al público en febrero de este año la Estrategia Ministerial para la Gestión de los Fondos Marinos [74, 75]. Por otra parte, se encuentran las iniciativas desarrolladas en el CMRE de La Spezia y la National Underwater Pole de la nación italiana.
En estos últimos años, el Indopacífico está ganando importancia debido, principalmente, al auge de China. Por esta razón, se debe prestar especial atención a dicha zona. Como era de esperar, los países vecinos están comenzando a invertir en este tipo de sistemas para controlar las posibles visitas de submarinos de ataque y estratégicos cerca de sus aguas, así como buques de superficie que puedan comprometer la seguridad.
Un ejemplo puede ser el incidente que tuvo lugar el pasado 8 septiembre cuando el buque de obtención de inteligencia chino Yuan Wang 5 fue interceptado por el buque 641 KRI Clurit de la marina indonesia cerca de la isla de Tunda. Consecuentemente, las autoridades indonesias advirtieron al incursor de que estaba violando la Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar y, por tanto, lo expulsaron [76].
De esta manera, la India ya dejaba caer en 2015 el interés en participar en el proyecto conjunto desarrollado por Estados Unidos y Japón denominado Fish-Hook [77] cuyo fin no es otro que vigilar la actividad submarina de la Marina del Ejército Popular de Liberación de China tanto en el Mar de la China Meridional como en la Cuenca del Océano Índico. Es preciso mencionar el interés de China en la ruta de seda marítima (Maritime Silk Road) que discurre por la región del océano Índico, afectando a la India [3], así como la presencia de submarinos chinos confirmada por el propio país [78].
No obstante, la adhesión al proyecto Fish-Hook presenta algunos inconvenientes. Por un lado, la posible respuesta del país comunista a la instalación de sensores submarinos cerca de las islas Andaman y Nicobar [79, 80], así como la presencia de militares extranjeros en India con acceso a la información sensible que pudieran recoger dichos sistemas [77]. A pesar de ello, en el mapa 4 del libro The Tools of Owatatsuni (ver Ilustración 15) se puede observar como la barrera Fish-Hook estadounidense alcanza las islas mencionadas [81].
Asimismo, India se vio obligada tanto en 2018 como en 2019 a detener a buques chinos de vigilancia e investigación que penetraron en su área económica exclusiva y plataforma continental sin su permiso, alegando que servían a intereses de la comunidad científica global [82]. Tal y como relata el autor, no es la primera vez que Beijing emplea buques civiles para la obtención de importantísimos datos acerca del comportamiento de los océanos, imprescindibles para la lucha antisubmarina. De esta forma, defiende Gokhale, se hace necesaria la capacidad de monitorizar y evitar que todos aquellos buques de investigación entren en la ZEE india.
Esto implica la definición de la estrategia Underwater Domain Awareness (UDA) [84]. Dicha estrategia tiene como fin evitar tanto la presencia de drones planeadores submarinos (ya ha ocurrido en aguas indonesias [85]) como de otras potenciales amenazas submarinas que puedan afectar a las líneas marítimas de comunicación (SLOCs) [83, 86, 87]. Aunque, a priori, se podría pensar en una combinación entre estaciones fijas y móviles, el almirante jefe del estado mayor de la marina india no indica la necesidad de estaciones fijas sino más bien de introducir 4 clases de vehículos submarinos remotamente tripulados con capacidad de trabajar en cardumen [80, 84].
De igual modo, Australia también define un concepto Undersea Domain Awareness (UDA) [2] con el objetivo de defender el área submarina. Una misión recogida en el Plan de Estructura de la Fuerza de 2020, dónde se especifica la necesidad de mantener seguros los intereses de la nación en el dominio marítimo [88].
De esta manera, Australia emitió el pasado año una solicitud de información (RFI) [89] en el marco del programa Project SEA 5012 Phase 1 cuyo objeto es la adquisición de un sistema Integrated Undersea Surveillance (IUS) que aumente las capacidades del Mando de Teatro de Guerra Submarina. Este sistema, que entrará en servicio en 2025 [90], estará compuesto por vehículos autónomos desplegables y equipos acústicos fijos o móviles [89].
(Continúa…) Estimado lector, este artículo es exclusivo para usuarios de pago. Si desea acceder al texto completo, puede suscribirse a Revista Ejércitos aprovechando nuestra oferta para nuevos suscriptores a través del siguiente enlace.
Be the first to comment