MASINT geofísico es una rama de la inteligencia de medición y firma (MASINT) que involucra fenómenos transmitidos a través de la tierra (suelo, agua, atmósfera) y estructuras hechas por el hombre, incluidos sonidos emitidos o reflejados, ondas de presión, vibraciones y perturbaciones del campo magnético o de la ionosfera. [1]
Según el Departamento de Defensa de los Estados Unidos , MASINT tiene inteligencia técnicamente derivada (excluyendo las imágenes tradicionales IMINT y la inteligencia de señales SIGINT ) que, cuando se recopilan, procesan y analizan mediante sistemas MASINT dedicados, dan como resultado inteligencia que detecta, rastrea, identifica o describe el firmas (características distintivas) de fuentes de destino fijas o dinámicas. MASINT fue reconocida como una disciplina de inteligencia formal en 1986. [2] Otra forma de describir MASINT es una disciplina "no literal". Se alimenta de los subproductos emisores no deseados de un objetivo, los "rastros": el espectro, químico o RF que deja un objeto. Estos rastros forman firmas distintas, que pueden explotarse como discriminadores confiables para caracterizar eventos específicos o revelar objetivos ocultos". [3]
Como ocurre con muchas ramas de MASINT, técnicas específicas pueden superponerse con las seis disciplinas conceptuales principales de MASINT definidas por el Centro de Estudios e Investigaciones de MASINT, que divide a MASINT en disciplinas electroópticas, nucleares, geofísicas, de radar, de materiales y de radiofrecuencia. [4]
Los sensores geofísicos tienen una larga historia en aplicaciones militares y comerciales convencionales, desde la predicción del tiempo para la navegación hasta la búsqueda de peces para la pesca comercial y la verificación de la prohibición de los ensayos nucleares. Sin embargo, siguen surgiendo nuevos desafíos.
Para las fuerzas militares del primer mundo que se oponen a otros ejércitos convencionales, existe el supuesto de que si se puede localizar un objetivo, se puede destruir. Como resultado, el ocultamiento y el engaño han adquirido una nueva importancia. Los aviones "furtivos" de baja observabilidad han recibido mucha atención y los nuevos diseños de barcos de superficie presentan una reducción de la observabilidad. Operar en un entorno litoral confuso produce una gran cantidad de interferencias de ocultación.
Por supuesto, los submarinistas sienten que han inventado la baja observabilidad y que otros simplemente están aprendiendo de ellos. Saben que profundizar o al menos ser ultrasilencioso y esconderse entre características naturales los hace muy difíciles de detectar.
Dos familias de aplicaciones militares, entre muchas, representan nuevos desafíos contra los cuales se puede probar el MASINT geofísico. Consulte también Sensores de tierra desatendidos .
Una de las formas más fáciles que tienen las naciones de proteger las armas de destrucción masiva, los puestos de mando y otras estructuras críticas es enterrarlos profundamente, tal vez ampliando cuevas naturales o minas en desuso. El entierro profundo no es sólo un medio de protección contra ataques físicos, ya que incluso sin el uso de armas nucleares, existen bombas profundamente penetrantes guiadas con precisión que pueden atacarlos. El entierro profundo, con una ocultación adecuada durante la construcción, es una forma de evitar que el oponente conozca la posición de la instalación enterrada lo suficientemente bien como para dirigir armas guiadas con precisión contra ella.
Por lo tanto, encontrar estructuras profundamente enterradas es un requisito militar crítico. [5] El primer paso habitual para encontrar una estructura profunda es IMINT, especialmente utilizando sensores IMINT hiperespectrales para ayudar a eliminar el ocultamiento. "Las imágenes hiperespectrales pueden ayudar a revelar información que no se puede obtener mediante otras formas de inteligencia de imágenes, como el contenido de humedad del suelo. Estos datos también pueden ayudar a distinguir las redes de camuflaje del follaje natural". Aún así, una instalación excavada bajo una ciudad ocupada sería extremadamente difícil de encontrar durante la construcción. Cuando el oponente sabe que se sospecha que existe una instalación profundamente enterrada, puede haber una variedad de señuelos y señuelos, como fuentes de calor enterradas para confundir a los sensores infrarrojos, o simplemente cavar agujeros y cubrirlos, sin nada dentro.
El uso de sensores acústicos, sísmicos y magnéticos por parte de MASINT parece prometedor, pero estos sensores deben estar bastante cerca del objetivo. La detección de anomalías magnéticas (MAD) se utiliza en la guerra antisubmarina para la localización final antes de un ataque. La existencia del submarino generalmente se establece mediante escucha pasiva y se refina con sensores pasivos direccionales y sonar activo.
Una vez que estos sensores (así como HUMINT y otras fuentes) hayan fallado, resulta prometedor el estudio de grandes áreas e instalaciones profundamente ocultas utilizando sensores gravitimétricos. Los sensores de gravedad son un campo nuevo, pero los requisitos militares lo hacen importante mientras la tecnología para hacerlo se vuelve posible.
Especialmente en las aplicaciones navales actuales de "aguas verdes" y "aguas marrones", las armadas están buscando soluciones MASINT para enfrentar los nuevos desafíos de operar en áreas de operaciones litorales . [6] Este simposio consideró útil examinar cinco áreas tecnológicas, que son interesantes para contrastar con las categorías generalmente aceptadas de MASINT: acústica y geología y geodesia/sedimentos/transporte, detección no acústica (biología/óptica/química), oceanografía física. , meteorología costera y detección electromagnética.
Aunque es poco probable que se produzca otro desembarco opuesto al estilo de la Segunda Guerra Mundial en una playa fortificada, otro aspecto del litoral es la capacidad de reaccionar ante las oportunidades de una guerra anfibia. La detección de minas en aguas poco profundas y en playas sigue siendo un desafío, ya que la guerra contra las minas es un "arma mortal para los pobres".
Si bien los aterrizajes iniciales de una fuerza en alta mar se realizarían desde helicópteros o aviones de rotor basculante, con vehículos con colchón de aire que llevarían a tierra equipos más grandes, eventualmente se necesitarán lanchas de desembarco tradicionales, calzadas portátiles u otros equipos para transportar equipos pesados a través de una playa. La poca profundidad y los obstáculos naturales submarinos pueden bloquear el acceso a la playa a estas embarcaciones y equipos, al igual que las minas de aguas poco profundas. El radar de apertura sintética (SAR), la detección y alcance por láser aerotransportado (LIDAR) y el uso de bioluminiscencia para detectar estelas alrededor de obstáculos submarinos pueden ayudar a resolver este desafío.
Avanzar hacia la playa y cruzarla tiene sus propios desafíos. Los vehículos operados remotamente pueden mapear rutas de aterrizaje y ellos, al igual que LIDAR y las imágenes multiespectrales, pueden detectar aguas poco profundas. Una vez en la playa, el suelo tiene que soportar equipo pesado. Las técnicas aquí incluyen la estimación del tipo de suelo a partir de imágenes multiespectrales o de un penetrómetro lanzado desde el aire que en realidad mide la capacidad de carga de la superficie.
La ciencia y el arte de la predicción del tiempo utilizaron las ideas de medición y firmas para predecir fenómenos, mucho antes de que existieran sensores electrónicos. Los capitanes de barcos de vela tal vez no dispongan de ningún instrumento más sofisticado que un dedo mojado levantado al viento y el batir de las velas.
La información meteorológica, en el curso normal de las operaciones militares, tiene un efecto importante en las tácticas. Los fuertes vientos y las bajas presiones pueden cambiar las trayectorias de la artillería. Las altas y bajas temperaturas hacen que tanto las personas como los equipos requieran una protección especial. Sin embargo, también se pueden medir aspectos del tiempo y compararlos con firmas para confirmar o rechazar los hallazgos de otros sensores.
Lo último en tecnología es fusionar datos meteorológicos, oceanográficos y acústicos en una variedad de modos de visualización. La temperatura, la salinidad y la velocidad del sonido se pueden mostrar horizontalmente, verticalmente o en una perspectiva tridimensional. [7]
Mientras que los primeros marineros no tenían sensores más allá de sus cinco sentidos, el meteorólogo moderno tiene una amplia gama de dispositivos de medición geofísicos y electroópticos, que operan en plataformas desde el fondo del mar hasta el espacio profundo. Las predicciones basadas en estas mediciones se basan en firmas de eventos climáticos pasados, una comprensión profunda de la teoría y modelos computacionales.
Las predicciones meteorológicas pueden proporcionar información negativa importante cuando la firma de algunos sistemas de combate es tal que sólo pueden funcionar en determinadas condiciones meteorológicas. El clima ha sido durante mucho tiempo una parte extremadamente crítica de las operaciones militares modernas, como cuando la decisión de desembarcar en Normandía el 6 de junio, en lugar del 5 de junio de 1944, dependió de la confianza de Dwight D. Eisenhower en su asesor meteorológico, el Capitán de Grupo. James Martín Stagg . Rara vez se comprende que algo tan rápido como un vehículo de reentrada de misiles balísticos, o tan "inteligente" como una munición guiada con precisión , aún pueda verse afectado por los vientos en el área objetivo.
Como parte de los sensores de tierra desatendidos. [8] La estación meteorológica remota en miniatura (RMWS), de System Innovations, es una versión que se puede lanzar desde el aire con un sistema ligero, prescindible y modular con dos componentes: un sensor meteorológico (MET) y un ceilómetro (altura del techo de las nubes) con capacidad limitada. REUNIÓ. El sistema MET básico se basa en la superficie y mide la velocidad y dirección del viento, la visibilidad horizontal, la presión atmosférica en la superficie, la temperatura del aire y la humedad relativa. El sensor del ceilómetro determina la altura de las nubes y las capas de nubes discretas. El sistema proporciona datos casi en tiempo real capaces de funcionar las 24 horas durante 60 días. El RMWS también puede participar con meteorólogos de combate de Operaciones Especiales de la Fuerza Aérea de EE. UU. [9]
La versión portátil, traída por los meteorólogos de combate, tiene una función adicional: un ceilómetro remoto en miniatura. Diseñado para medir la altura del techo de nubes de múltiples capas y luego enviar esos datos a través de un enlace de comunicaciones por satélite a una pantalla del operador, el sistema utiliza un láser Neodinum YAG (NdYAG) de 4 megavatios que no es seguro para los ojos. Según un meteorólogo, "Tenemos que vigilarlo", dijo. "Si lo dejamos ahí, básicamente nos preocupa que la población civil salga y juegue con él, dispare el láser y se le vaya el ojo a alguien. Hay dos diferentes unidades [a RMWS]. Uno tiene el láser y el otro no. La diferencia básica es que el que tiene el láser le dará la altura de las nubes".
El MASINT hidrográfico es sutilmente diferente del clima, ya que considera factores como la temperatura y la salinidad del agua, las actividades biológicas y otros factores que tienen un efecto importante en los sensores y armas utilizados en aguas poco profundas. Los equipos ASW, especialmente el rendimiento acústico, dependen de la temporada del sitio costero específico. Las condiciones de la columna de agua, como la temperatura, la salinidad y la turbidez, son más variables en aguas poco profundas que en aguas profundas. La profundidad del agua influirá en las condiciones de rebote del fondo, al igual que el material del fondo. Las condiciones estacionales de la columna de agua (particularmente verano versus invierno) son inherentemente más variables en aguas poco profundas que en aguas profundas. [6]
Si bien se presta mucha atención a las aguas poco profundas del litoral, otras áreas tienen características hidrográficas únicas.
Una actividad de desarrollo táctico submarino observó: "Existen remolinos de agua dulce en muchas áreas del mundo. Como hemos experimentado recientemente en el Golfo de México utilizando el Sistema de Monitoreo Oceanográfico Táctico (TOMS), existen conductos de superficie muy distintos que causan la Misión de la Flota Submarina. "La predicción del sonar de la Biblioteca de programas (SFMPL) no es confiable. La información batitérmica precisa es primordial y un precursor para predicciones de sonar precisas".
Es fundamental para la predicción del sonido, que necesitan los sistemas MASINT activos y pasivos que operan en el agua, conocer la temperatura y la salinidad a profundidades específicas. Los aviones, barcos y submarinos antisubmarinos pueden activar sensores independientes que miden la temperatura del agua a distintas profundidades. [10] La temperatura del agua es de vital importancia en las detecciones acústicas, ya que los cambios en la temperatura del agua en las termoclinas pueden actuar como una "barrera" o "capa" para la propagación acústica. Para cazar un submarino, que es consciente de la temperatura del agua, el cazador debe colocar sensores acústicos por debajo de la termoclina.
La conductividad del agua se utiliza como marcador sustituto de la salinidad. Sin embargo, el software actual y el desarrollado más recientemente no brindan información sobre el material suspendido en el agua ni sobre las características del fondo, ambos considerados críticos en operaciones en aguas poco profundas. [6]
La Marina de los EE.UU. hace esto lanzando sondas desechables, que transmiten a un registrador, de 1978-1980, el AN/BQH-7 para submarinos y el AN/BQH-71 para buques de superficie. Si bien el rediseño de finales de los setenta introdujo la lógica digital, los dispositivos mantuvieron grabadoras analógicas difíciles de mantener, y la mantenibilidad se volvió crítica en 1995. Se inició un proyecto para ampliarlo con componentes COTS, para dar como resultado el AN/BQH-7/ 7A CE-3. [11] En 1994-5, la mantenibilidad de las unidades en servicio se volvió crítica.
Las variables al seleccionar la sonda adecuada incluyen:
Los grandes bancos de peces contienen suficiente aire atrapado para ocultar el fondo del mar o estructuras y vehículos submarinos artificiales. Los detectores de peces , desarrollados para la pesca comercial y recreativa, son sonares especializados que pueden identificar reflejos acústicos entre la superficie y el fondo. Es probable que sean necesarias variaciones en el equipo comercial, especialmente en áreas litorales ricas en vida marina.
Se pueden utilizar diversos sensores para caracterizar el fondo del mar en, por ejemplo, barro, arena y grava. Los sensores acústicos activos son los más obvios, pero existe información potencial procedente de sensores gravimétricos, sensores electroópticos y de radar para hacer inferencias a partir de la superficie del agua, etc.
Sonares relativamente simples, como las ecosondas, pueden convertirse en sistemas de clasificación del fondo marino mediante módulos adicionales, convirtiendo los parámetros del eco en tipos de sedimentos. Existen diferentes algoritmos, pero todos se basan en cambios en la energía o la forma de los sonidos de la sirena reflejados.
Los sonares de barrido lateral se pueden utilizar para obtener mapas de la topografía de un área moviendo el sonar a través de ella justo por encima del fondo. Los sonares multihaz montados en el casco no son tan precisos como un sensor cerca del fondo, pero ambos pueden proporcionar una visualización tridimensional razonable.
Otro enfoque proviene de un mayor procesamiento de señales de los sensores militares existentes. [12] El Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. demostró tanto la caracterización del fondo marino como las características del subsuelo del fondo marino. Los sensores utilizados, en diferentes demostraciones, incluyeron haces de incidencia normal del sondador de profundidad de superficie para barcos AM/UQN-4 y el sonómetro submarino AN/BQN-17; retrodispersión del sonar multihaz comercial Kongsberg EM-121; Sonómetros AN/UQN-4 en barcos de contramedidas de minas (MCM) y el sistema de caza de minas AN/AQS-20. Estos produjeron el gráfico "Caracterización del fondo y el subsuelo".
Una de las mejoras en el vehículo de reconocimiento Fuchs 2 [13] es agregar instrumentación meteorológica a bordo, incluidos datos como la dirección y velocidad del viento; temperatura del aire y del suelo; presión barométrica y humedad.
Esto incluye la recopilación de sonidos, ondas de presión o vibraciones pasivas o activas emitidas o reflejadas en la atmósfera (ACOUSTINT) o en el agua (ACINT) o conducidas a través del suelo. Ya en la Edad Media, los ingenieros militares escuchaban el suelo. para escuchar sonidos reveladores de excavaciones bajo las fortificaciones. [1]
En los tiempos modernos, los sensores acústicos se utilizaron por primera vez en el aire, como con la artillería en la Primera Guerra Mundial. Los aliados de la Primera Guerra Mundial utilizaron hidrófonos pasivos contra los submarinos alemanes; El UC-3 fue hundido con la ayuda de un hidrófono el 23 de abril de 1916. Dado que los submarinos sumergidos no pueden utilizar radar, los sistemas acústicos pasivos y activos son sus sensores principales. Especialmente para los sensores pasivos, los operadores de sensores acústicos submarinos deben disponer de amplias bibliotecas de firmas acústicas para identificar las fuentes de sonido.
En aguas poco profundas, los sensores acústicos convencionales presentan suficientes desafíos como para que se requieran sensores MASINT adicionales. Dos factores de confusión importantes son:
Si bien ahora tiene principalmente interés histórico, una de las primeras aplicaciones de MASINT acústico y óptico fue localizar la artillería enemiga mediante el sonido de sus disparos y destellos, respectivamente, durante la Primera Guerra Mundial. El ejército británico fue pionero en el alcance efectivo del sonido bajo el liderazgo del Premio Nobel. Lauriato William Bragg. La detección repentina se desarrolló paralelamente en los ejércitos británico, francés y alemán. La combinación de alcance de sonido (es decir, MASINT acústico) y alcance de flash (es decir, antes de la optoelectrónica moderna) proporcionó información sin precedentes para la época, tanto en precisión como en puntualidad. Las posiciones de las armas enemigas estaban ubicadas entre 25 y 100 yardas, y la información llegaba en tres minutos o menos.
En el gráfico "Rango de sonido", el puesto de escucha (o avanzado) tripulado está situado unos segundos de sonido (o aproximadamente 2000 yardas) por delante de la línea de micrófonos desatendidos, envía una señal eléctrica a la estación de grabación para cambiar en el aparato de grabación. Se conocen con precisión las posiciones de los micrófonos. Las diferencias en el tiempo de llegada del sonido, tomadas de las grabaciones, se utilizaron luego para trazar la fuente del sonido mediante una de varias técnicas. Ver http://nigelef.tripod.com/p_artyint-cb.htm#SoundRanging
Mientras que el alcance del sonido es una técnica de tiempo de llegada no muy diferente a la de los sensores multiestáticos modernos, la detección de destellos utilizó instrumentos ópticos para orientar el destello desde puestos de observación estudiados con precisión. La ubicación del arma se determinó trazando los rumbos informados por los mismos destellos del arma. Ver http://nigelef.tripod.com/p_artyint-cb.htm#FieldSurveyCoy La gama Flash, hoy en día, se llamaría MASINT electroóptica.
El sonido de artillería y el alcance del destello se mantuvieron en uso durante la Segunda Guerra Mundial y en sus últimas formas hasta el día de hoy, aunque la detección de destellos generalmente cesó en la década de 1950 debido a la adopción generalizada de propulsores sin destello y el alcance cada vez mayor de la artillería. Los radares móviles de contrabatería capaces de detectar armas de fuego, en sí mismos un sensor de radar MASINT, estuvieron disponibles a finales de la década de 1970, aunque los radares de contramortero aparecieron en la Segunda Guerra Mundial. Estas técnicas fueron paralelas a la radiogoniometría en SIGINT que comenzó en la Primera Guerra Mundial, utilizando trazado gráfico de rumbo y ahora, con la sincronización horaria precisa del GPS, suele ser la hora de llegada.
Las posiciones de artillería ahora están ubicadas principalmente con sistemas aéreos no tripulados e IMINT o radar de contraartillería , como el ampliamente utilizado ArtHuR sueco. SIGINT también puede dar pistas sobre posiciones, tanto con COMINT para órdenes de disparo como con ELINT para cosas como el radar meteorológico. Aún así, existe un interés renovado en los sistemas acústicos y electroópticos para complementar el radar de contraartillería.
Los sensores acústicos han avanzado mucho desde la Primera Guerra Mundial. Normalmente, el sensor acústico forma parte de un sistema combinado, en el que indica sensores de radar o electroópticos de mayor precisión, pero con un campo de visión más estrecho.
El sistema de localización de artillería hostil del Reino Unido (HALO) ha estado en servicio en el ejército británico desde la década de 1990. HALO no es tan preciso como el radar, pero complementa especialmente los radares direccionales. Detecta pasivamente cañones de artillería, morteros y cañones de tanques, con una cobertura de 360 grados y puede monitorear más de 2.000 kilómetros cuadrados. HALO ha trabajado en zonas urbanas, las montañas de los Balcanes y los desiertos de Irak. [14]
El sistema consta de tres o más posiciones de sensores no tripulados, cada uno con cuatro micrófonos y procesamiento local, estos deducen la orientación de un arma, mortero, etc. Estas orientación se comunican automáticamente a un procesador central que los combina para triangular la fuente del sonido. . Puede calcular datos de ubicación en hasta 8 rondas por segundo y mostrar los datos al operador del sistema. HALO se puede utilizar junto con los radares de contrabatería COBRA y ArtHur, que no son omnidireccionales, para centrarse en el sector correcto.
Otro sistema acústico es el sensor acústico transitorio desatendido MASINT (UTAMS) , desarrollado por el Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU. , que detecta lanzamientos e impactos de morteros y cohetes. UTAMS sigue siendo el principal sensor de señales para el Sistema de detección de amenazas persistentes (PTDS). ARL montó aerostatos con UTAMS, [15] desarrollando el sistema en poco más de dos meses. Después de recibir una solicitud directa de Irak, ARL fusionó componentes de varios programas para permitir el despliegue rápido de esta capacidad. [dieciséis]
UTAMS tiene de tres a cinco conjuntos acústicos, cada uno con cuatro micrófonos, un procesador, un enlace de radio, una fuente de energía y una computadora de control portátil. UTAMS, que estuvo operativo por primera vez en Irak, [17] se probó por primera vez en noviembre de 2004 en una Base de Operaciones de las Fuerzas Especiales (SFOB) en Irak. UTAMS se utilizó junto con el radar de contraartillería AN/TPQ-36 y AN/TPQ-37 . Si bien el UTAMS estaba destinado principalmente a detectar fuego de artillería indirecto, las Fuerzas Especiales y su oficial de apoyo de fuego aprendieron que podía identificar explosiones de dispositivos explosivos improvisados (IED) y disparos de armas pequeñas/granadas propulsadas por cohetes (RPG). Detectó Puntos de Origen (POO) hasta a 10 kilómetros del sensor.
El análisis de los registros de radar y UTAMS reveló varios patrones. La fuerza opuesta estaba disparando morteros de 60 mm durante las horas de comida observadas, presumiblemente porque eso daba las agrupaciones más grandes de personal y la mejor oportunidad de producir muchas bajas. Eso habría sido obvio solo por el historial de impactos, pero estos sensores MASINT establecieron un patrón de los lugares de disparo del enemigo.
Esto permitió a las fuerzas estadounidenses mover morteros al alcance de las posiciones de disparo, dar coordenadas a los cañones cuando los morteros estaban comprometidos de otra manera y utilizar helicópteros de ataque como respaldo para ambos. Los oponentes optaron por fuegos nocturnos, que nuevamente fueron contrarrestados con fuego de mortero, artillería y helicópteros. Luego se trasladaron a una zona urbana donde no se permitía disparar a la artillería estadounidense, pero una combinación de lanzamientos de folletos de PSYOPS y cuasi accidentes deliberados convencieron a los lugareños de no dar refugio a los equipos de mortero.
Originalmente para un requisito de la Marina en Afganistán, UTAMS se combinó con MASINT electroóptico para producir el sistema Rocket Launch Spotter (RLS) útil contra cohetes y morteros.
En la aplicación Rocket Launch Spotter (RLS), [18] cada conjunto consta de cuatro micrófonos y equipos de procesamiento. El análisis de los retrasos de tiempo entre la interacción de un frente de onda acústica con cada micrófono en la matriz UTAMS proporciona un acimut de origen. El acimut de cada torre se informa al procesador UTAMS en la estación de control, y se triangula y muestra un POO. El subsistema UTAMS también puede detectar y localizar el punto de impacto (POI), pero, debido a la diferencia entre las velocidades del sonido y la luz, UTAMS puede tardar hasta 30 segundos en determinar el POO para el lanzamiento de un cohete a 13 km de distancia. . En esta aplicación, el componente electroóptico del RLS detectará el POO del cohete antes, mientras que el UTAMS puede funcionar mejor con la predicción del mortero.
Los hidrófonos modernos convierten el sonido en energía eléctrica, que luego puede someterse a un procesamiento de señal adicional o puede transmitirse inmediatamente a una estación receptora. Pueden ser direccionales u omnidireccionales.
Las armadas utilizan una variedad de sistemas acústicos, especialmente pasivos, en la guerra antisubmarina, tanto táctica como estratégica. Para uso táctico, los hidrófonos pasivos, tanto en barcos como en sonoboyas lanzadas desde el aire , se utilizan ampliamente en la guerra antisubmarina. Pueden detectar objetivos mucho más lejos que con el sonar activo, pero generalmente no tendrán la ubicación precisa del sonar activo, aproximandola con una técnica llamada Análisis de movimiento del objetivo (TMA). El sonar pasivo tiene la ventaja de no revelar la posición del sensor.
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El Sistema Integrado de Vigilancia Submarina (IUSS) consta de múltiples subsistemas en SOSUS, el Sistema Distribuido Fijo (FDS) y el Sistema Implementable Avanzado (ADS o SURTASS ). La reducción del énfasis en las operaciones en aguas azules de la Guerra Fría puso a SOSUS, con buques sensores más flexibles llamados "atuneros" llamados SURTASS como los principales sensores de largo alcance en aguas azules [19] SURTASS utilizó matrices acústicas pasivas remolcadas más largas y más sensibles de lo que podrían ser desplegados desde buques de maniobra, como submarinos y destructores.
SURTASS ahora se complementa con una sonda activa de baja frecuencia (LFA); consulte la sección de sonda.
Las sonoboyas pasivas, como la AN/SSQ-53F, pueden ser direccionales u omnidireccionales y pueden configurarse para hundirse a una profundidad específica. [10] Estos serían lanzados desde helicópteros y aviones de patrulla marítima como el P-3 .
Estados Unidos instaló enormes conjuntos de hidrófonos del Sistema Fijo de Vigilancia (FSS, también conocido como SOSUS ) en el fondo del océano para rastrear submarinos soviéticos y de otro tipo. [20]
Puramente desde el punto de vista de la detección, los conjuntos de hidrófonos remolcados ofrecen una línea de base larga y una capacidad de medición excepcional. Sin embargo, los conjuntos remolcados no siempre son factibles, porque cuando se despliegan, su rendimiento puede verse afectado, o pueden sufrir daños directos, debido a velocidades rápidas o giros radicales.
Los sonares orientables en el casco o la proa suelen tener un modo pasivo y activo, al igual que los sonares de profundidad variable.
Los barcos de superficie pueden tener receptores de alerta para detectar sonares hostiles.
Los submarinos modernos tienen múltiples sistemas de hidrófonos pasivos, como un conjunto orientable en una cúpula de proa, sensores fijos a lo largo de los costados de los submarinos y conjuntos remolcados. También cuentan con receptores acústicos especializados, análogos a los receptores de alerta de radar, para alertar a la tripulación sobre el uso de un sonar activo contra su submarino.
Los submarinos estadounidenses realizaron extensas patrullas clandestinas para medir las firmas de los submarinos y buques de superficie soviéticos. [21] Esta misión acústica MASINT incluyó tanto patrullas de rutina de submarinos de ataque como submarinos enviados para capturar la firma de un buque específico. Los técnicos antisubmarinos estadounidenses en plataformas aéreas, de superficie y subterráneas tenían extensas bibliotecas de firmas acústicas de embarcaciones.
Los sensores acústicos pasivos pueden detectar aviones que vuelan a baja altura sobre el mar. [22]
Los sensores acústicos MASINT de la era de Vietnam incluían "Acoubuoy (36 pulgadas de largo, 26 libras) flotando mediante un paracaídas camuflado y atrapado en los árboles, donde colgaba para escuchar. La Spikebuoy (66 pulgadas de largo, 40 libras) se plantó en el suelo como "Un dardo de césped. Sólo la antena, que parecía tallos de malas hierbas, quedó visible sobre el suelo". [23] Esto fue parte de la Operación Iglú Blanco .
Parte del sistema de sensores remotos de campo de batalla mejorado AN/GSQ-187 (I-REMBASS) es un sensor acústico pasivo que, con otros sensores MASINT, detecta vehículos y personal en el campo de batalla. [24] Los sensores acústicos pasivos proporcionan mediciones adicionales que pueden compararse con firmas y usarse para complementar otros sensores. El control I-REMBASS se integrará, aproximadamente en 2008, con el sistema terrestre Prophet SIGINT/EW .
Por ejemplo, es posible que un radar de búsqueda terrestre no pueda diferenciar entre un tanque y un camión que se mueven a la misma velocidad. Sin embargo, agregar información acústica puede distinguirlos rápidamente.
Los buques de combate, por supuesto, hicieron un uso extensivo del sonar activo , que es otro sensor acústico MASINT. Además de la aplicación obvia en la guerra antisubmarina, los sistemas acústicos activos especializados desempeñan funciones en:
En el laboratorio se han construido varios sonares de apertura sintética y algunos han comenzado a utilizarse en sistemas de búsqueda y caza de minas. En el sonar de apertura sintética se da una explicación de su funcionamiento .
La superficie del agua y el fondo son límites reflectantes y de dispersión. Los grandes bancos de peces, con aire en su aparato de equilibrio de la vejiga natatoria, también pueden tener un efecto significativo en la propagación acústica.
Para muchos propósitos, pero no para todas las aplicaciones tácticas navales, la superficie del aire del mar puede considerarse como un reflector perfecto. "Los efectos del fondo y la superficie del mar sobre los sistemas acústicos en aguas poco profundas son muy complejos, lo que dificulta las predicciones de alcance. La degradación por trayectorias múltiples afecta la figura de mérito general y la clasificación activa. Como resultado, las identificaciones falsas de objetivos son frecuentes". [6]
El desajuste de impedancia acústica entre el agua y el fondo es generalmente mucho menor que en la superficie y es más complejo. Depende del tipo de material del fondo y de la profundidad de las capas. Para predecir la propagación del sonido en el fondo se han desarrollado teorías, por ejemplo, por Biot [25] y Buckingham. [26]
Para sonares de alta frecuencia (por encima de aproximadamente 1 kHz) o cuando el mar está agitado, algunos de los sonidos incidentes se dispersan, y esto se tiene en cuenta asignando un coeficiente de reflexión cuya magnitud es menor que uno.
En lugar de medir los efectos en la superficie directamente desde un barco, el radar MASINT, en aviones o satélites, puede proporcionar mejores mediciones. Estas mediciones luego se transmitirían al procesador de señales acústicas del barco.
Una superficie cubierta de hielo, por supuesto, es tremendamente diferente incluso del agua arrastrada por una tormenta. Simplemente para evitar colisiones y propagación acústica, un submarino necesita saber qué tan cerca está del fondo del hielo. [27] Menos obvia es la necesidad de conocer la estructura tridimensional del hielo, porque los submarinos pueden necesitar atravesarlo para lanzar misiles, levantar mástiles electrónicos o sacar a la superficie el barco. La información tridimensional del hielo también puede indicarle al capitán del submarino si los aviones de guerra antisubmarina pueden detectar o atacar el barco.
El estado de la técnica proporciona al submarino una visualización tridimensional del hielo que se encuentra encima: la parte más baja (quilla de hielo) y la cubierta de hielo. Si bien el sonido se propaga de manera diferente en el hielo que en el agua líquida, el hielo aún debe considerarse como un volumen para comprender la naturaleza de las reverberaciones dentro de él.
Un dispositivo básico típico de medición de profundidad es el AN/UQN-4A de EE. UU. Tanto la superficie del agua como el fondo son límites reflectantes y de dispersión. Para muchos propósitos, pero no para todas las aplicaciones tácticas navales, la superficie del aire del mar puede considerarse como un reflector perfecto. En realidad, existen interacciones complejas entre la actividad de la superficie del agua, las características del fondo marino, la temperatura y la salinidad del agua y otros factores que dificultan "... las predicciones de alcance. La degradación por trayectorias múltiples afecta la figura de mérito general y la clasificación activa. Como resultado, Las identificaciones falsas de objetivos son frecuentes." [6]
Este dispositivo, sin embargo, no da información sobre las características del fondo. En muchos aspectos, la pesca comercial y los científicos marinos cuentan con equipos que se consideran necesarios para operaciones en aguas poco profundas.
Otra complicación es la presencia de burbujas generadas por el viento o peces cerca de la superficie del mar. . [28] Las burbujas también pueden formar columnas que absorben algunos de los incidentes y el sonido disperso, y dispersan parte del sonido ellos mismos. . [29]
Este problema es distinto de la interferencia biológica causada por la energía acústica generada por la vida marina, como los chirridos de las marsopas y otros cetáceos , y medida por receptores acústicos. Es necesario diferenciar las firmas de los generadores de sonido biológico de las de los habitantes más mortíferos de las profundidades. La clasificación de productos biológicos es un muy buen ejemplo de un proceso MASINT acústico.
Los combatientes de superficie modernos con una misión ASW tendrán una variedad de sistemas activos, con un conjunto montado en el casco o en la proa, protegido del agua por una cúpula de goma; un sonar de inmersión de "profundidad variable" colgado de un cable y, especialmente en embarcaciones más pequeñas, un generador y receptor acústico fijo.
Algunas embarcaciones, pero no todas, llevan sistemas remolcados pasivos o sistemas combinados activo-pasivo. Estos dependen del ruido del objetivo, que en el entorno litoral combinado de los submarinos ultrasilenciosos está en presencia de mucho ruido ambiental. Los buques que han desplegado sistemas remolcados no pueden realizar maniobras de rumbo radicales. Especialmente cuando se incluyen capacidades activas, el conjunto puede tratarse como un sensor biestático o multiestático y actuar como un sonar de apertura sintética (SAS).
Los barcos que cooperan con aeronaves necesitarán un enlace de datos con sonoboyas y un procesador de señales de sonoboyas, a menos que la aeronave tenga una amplia capacidad de procesamiento y pueda enviar información que pueda ser aceptada directamente por computadoras y pantallas tácticas.
Los procesadores de señales no sólo analizan las señales sino que también rastrean constantemente las condiciones de propagación. El primero generalmente se considera parte de un sonar en particular, pero la Marina de los EE. UU. tiene un predictor de propagación separado llamado Sistema de evaluación de modo in situ de sonar AN/UYQ-25B(V) (SIMAS).
Los clasificadores Echo Tracker (ETC) son complementos, con un claro sabor MASINT, de los sonares de superficie para barcos existentes. [30] ETC es una aplicación del sonar de apertura sintética (SAS). El SAS ya se utiliza para la caza de minas, pero podría ayudar a los combatientes de superficie existentes, así como a futuros buques y vehículos de superficie no tripulados (USV), a detectar amenazas, como submarinos no nucleares de propulsión independiente del aire, muy silenciosos, fuera del alcance de los torpedos. El alcance de los torpedos, especialmente en aguas poco profundas, se considera superior a 10 millas náuticas.
El sonar activo convencional puede ser más efectivo que los sistemas remolcados, pero el pequeño tamaño de los submarinos litorales modernos los convierte en amenazas difíciles. Las rutas del fondo altamente variables, los factores biológicos y otros factores complican la detección por sonar. Si el objetivo se mueve lentamente o espera en el fondo, tiene poco o ningún efecto Doppler , que los sonares actuales utilizan para reconocer amenazas.
La medición de seguimiento activo continuo de todos los objetos detectados acústicamente, con reconocimiento de firmas como desviaciones del ruido ambiental, aún proporciona una alta tasa de falsas alarmas (FAR) con el sonar convencional. Sin embargo, el procesamiento SAS mejora la resolución, especialmente de las mediciones de azimut, al reunir los datos de múltiples pings en un haz sintético que da el efecto de un receptor mucho más grande.
El SAS orientado a MASINT mide las características de la forma y elimina los objetos detectados acústicamente que no se ajustan a la firma de las amenazas. El reconocimiento de formas es sólo una de las partes de la firma, que incluye el rumbo y el Doppler cuando esté disponible.
Las sonoboyas activas, que contienen un transmisor y un receptor de sonar, se pueden lanzar desde aviones de patrulla marítima de ala fija (p. ej., variantes P-3 , Nimrod , Y-8 chino, ruso e indio Bear ASW), helicópteros antisubmarinos y antisubmarinos basados en portaaviones. aeronave (por ejemplo, S-3 ). Si bien se han realizado algunos esfuerzos para utilizar otras aeronaves simplemente como portadoras de sonoboyas, la suposición general es que la aeronave que transporta las sonoboyas puede emitir órdenes a las sonoboyas y recibir, y hasta cierto punto procesar, sus señales.
El sistema de sonoboya activada por comando de hidrófono direccional (DICASS) genera sonido y lo escucha. Una sonoboya activa moderna típica, como la AN/SSQ 963D, genera múltiples frecuencias acústicas. [10] Otras sonoboyas activas, como la AN/SSQ 110B, generan pequeñas explosiones como fuentes de energía acústica.
Los helicópteros antisubmarinos pueden llevar un cabezal de sonar de "inmersión" al final de un cable, que el helicóptero puede elevar o bajar al agua. El helicóptero normalmente bajaría el sonar cuando intentaba localizar un submarino objetivo, normalmente en cooperación con otras plataformas ASW o con sonoboyas. Normalmente, el helicóptero levantaría la cabeza después de lanzar un arma ASW, para evitar dañar el sensible receptor. No todas las variantes del mismo helicóptero básico, incluso asignadas a ASW, llevan sonar de inmersión; algunos pueden cambiar el peso del sonar por más sonoboya o capacidad de arma.
El helicóptero EH101, utilizado por varios países, tiene una variedad de sonares de inmersión. La versión (británica) de la Royal Navy tiene un sonar Ferranti/Thomson-CSF (ahora Thales), mientras que la versión italiana usa el HELRAS . Los helicópteros rusos Ka-25 llevan un sonar de inmersión, al igual que el helicóptero estadounidense LAMPS , el helicóptero estadounidense MH-60R, que lleva el sonar de inmersión Thales AQS-22. El helicóptero SH-60 F más antiguo lleva el sonar de inmersión AQS-13 F.
Los sistemas activos de baja frecuencia (LFA) más nuevos son controvertidos, ya que sus presiones sonoras muy altas pueden ser peligrosas para las ballenas y otras especies marinas. [31] Se tomó la decisión de emplear LFA en embarcaciones SURTASS, después de una declaración de impacto ambiental que indicaba que, si se usa LFA con niveles de potencia reducidos en ciertas áreas de alto riesgo para la vida marina, sería seguro cuando se empleara desde un barco en movimiento. barco. El movimiento del barco y la variabilidad de la señal LFA limitarían la exposición de animales marinos individuales. [32] LFA opera en la banda acústica de baja frecuencia (LF) de 100 a 500 Hz. Tiene un componente activo, el LFA propiamente dicho, y el conjunto pasivo de hidrófonos SURTASS. "El componente activo del sistema, LFA, es un conjunto de 18 elementos fuente de transmisión acústica de LF (llamados proyectores) suspendidos por cable desde debajo de un buque de vigilancia oceanográfica, como el buque de investigación (R/V) Cory Chouest, USNS Impeccable ( T-AGOS 23), y la clase Victorious (clase TAGOS 19).
"El nivel de fuente de un proyector individual es de 215 dB. Estos proyectores producen la señal de sonda activa o "ping". Un "ping" o transmisión puede durar entre 6 y 100 segundos. El tiempo entre transmisiones suele ser de 6 a 15 minutos con una transmisión promedio de 60 segundos. El ciclo de trabajo promedio (relación entre el tiempo de sonido "encendido" y el tiempo total) es menos del 20 por ciento. El ciclo de trabajo típico, basado en los parámetros operativos históricos del LFA (2003 a 2007), es normalmente del 7,5 al 10 por ciento".
Esta señal "...no es un tono continuo, sino más bien una transmisión de formas de onda que varían en frecuencia y duración. La duración de cada transmisión de sonido de frecuencia continua es normalmente de 10 segundos o menos. Las señales son fuertes en la fuente, pero los niveles disminuir rápidamente durante el primer kilómetro."
El principal sonar activo táctico de un submarino suele estar en la proa, cubierto con una cúpula protectora. Los submarinos para operaciones en aguas azules utilizaron sistemas activos como AN/SQS-26 y AN/SQS-53, pero generalmente fueron diseñados para zonas de convergencia y entornos de rebote de fondo único.
Los submarinos que operan en el Ártico también cuentan con un sonar especializado para operaciones bajo el hielo; Piense en un sonómetro al revés.
Los submarinos también pueden tener un sonar para cazaminas. El uso de mediciones para diferenciar entre firmas biológicas y firmas de objetos que hundirán permanentemente el submarino es una aplicación MASINT tan crítica como podría imaginarse.
Los sonares optimizados para detectar objetos del tamaño y forma de las minas pueden ser transportados por submarinos, vehículos operados a distancia, embarcaciones de superficie (a menudo en una pluma o cable) y helicópteros especializados.
El énfasis clásico en el barrido de minas y la detonación de la mina liberada de su atadura mediante disparos ha sido reemplazado por el sistema de neutralización de minas AN/SLQ-48(V)2 (MNS)AN/SLQ-48 - Vehículo de neutralización de minas (operado de forma remota) . Esto funciona bien para salvar minas en aguas profundas, colocando cargas explosivas en la mina y/o su atadura. El AN/SLQ-48 no es muy adecuado para la neutralización de minas en aguas poco profundas. El vehículo tiende a tener poca potencia y puede dejar en el fondo una mina que parece una mina para cualquier búsqueda posterior con sonar y una carga explosiva sujeta a detonación posterior en condiciones de impacto adecuadas.
Hay un sonar de caza de minas, así como una televisión (electro-óptica) en el ROV y un sonar de caza de minas AN/ SQQ-32 en el barco.
Una variedad de sensores sincronizados en el tiempo pueden caracterizar explosiones convencionales o nucleares. Un estudio piloto, el radiointerferómetro activo para la vigilancia de explosiones (ARIES). Esta técnica implementa un sistema operativo para monitorear las ondas de presión ionosférica resultantes de explosivos nucleares o químicos de superficie o atmosféricos. Las explosiones producen ondas de presión que pueden detectarse midiendo las variaciones de fase entre las señales generadas por estaciones terrestres a lo largo de dos caminos diferentes hacia un satélite. [22] Esta es una versión muy modernizada, a mayor escala, del rango de sonido de la Primera Guerra Mundial.
Como muchos sensores, ARIES se puede utilizar para fines adicionales. Se están llevando a cabo colaboraciones con el Centro de Previsión Espacial para utilizar datos ARIES para medir el contenido total de electrones a escala global, y con la comunidad de meteorología y medio ambiente global para monitorear el cambio climático global (mediante mediciones del contenido de vapor de agua troposférico), y con el Centro ionosférico general. comunidad de física para estudiar las perturbaciones ionosféricas viajeras. [33]
Sensores relativamente cercanos a un evento nuclear, o una prueba de alto explosivo que simula un evento nuclear, pueden detectar, utilizando métodos acústicos, la presión producida por la explosión. Estos incluyen microbarógrafos de infrasonidos (sensores de presión acústica) que detectan ondas sonoras de muy baja frecuencia en la atmósfera producidas por eventos naturales y provocados por el hombre.
Estrechamente relacionados con los microbarógrafos, pero que detectan ondas de presión en el agua, están los sensores hidroacústicos, tanto micrófonos submarinos como sensores sísmicos especializados que detectan el movimiento de las islas.
El Manual de Campo 2-0 del Ejército de EE. UU. define la inteligencia sísmica como "La recopilación y medición pasiva de ondas o vibraciones sísmicas en la superficie terrestre". [1] Una aplicación estratégica de la inteligencia sísmica hace uso de la ciencia de la sismología para localizar y caracterizar las pruebas nucleares, especialmente las pruebas subterráneas. Los sensores sísmicos también pueden caracterizar grandes explosiones convencionales que se utilizan para probar componentes altamente explosivos de armas nucleares. La inteligencia sísmica también puede ayudar a localizar cosas como grandes proyectos de construcción subterránea.
Dado que muchas áreas del mundo tienen una gran actividad sísmica natural, el MASINT sísmico es uno de los argumentos enfáticos de que debe haber un compromiso a largo plazo para medir, incluso en tiempos de paz, para que las firmas del comportamiento natural se conozcan antes. Es necesario buscar variaciones de firmas.
Para la detección de pruebas nucleares, la inteligencia sísmica está limitada por el "principio de umbral" acuñado en 1960 por George Kistiakowsky , que reconocía que si bien la tecnología de detección seguiría mejorando, habría un umbral por debajo del cual no se podrían detectar pequeñas explosiones. [34]
El sensor más común en la "Línea McNamara" de sensores remotos de la era de Vietnam era el ADSID (Detector de intrusión sísmica suministrada por aire) que detectaba el movimiento de la tierra para detectar personas y vehículos. Se parecía al Spikebuoy, excepto que era más pequeño y liviano (31 pulgadas de largo, 25 libras). El desafío para los sensores sísmicos (y para los analistas) no fue tanto detectar a las personas y los camiones como separar las falsas alarmas generadas por el viento, los truenos, la lluvia, los temblores de tierra y los animales, especialmente las ranas". [23]
Esta subdisciplina también se llama MASINT piezoeléctrico en honor al sensor que se usa con mayor frecuencia para detectar vibraciones, pero los detectores de vibraciones no necesitan ser piezoeléctricos. Tenga en cuenta que algunas discusiones tratan a los sensores sísmicos y de vibración como un subconjunto de MASINT acústico. Otros posibles detectores podrían ser bobinas móviles u ondas acústicas superficiales . . [35] La vibración, como forma de energía geofísica que se puede detectar, tiene similitudes con el MASINT acústico y sísmico, pero también tiene diferencias claras que la hacen útil, especialmente en sensores terrestres desatendidos (UGS) . En la aplicación UGS, una ventaja de un sensor piezoeléctrico es que genera electricidad cuando se activa, en lugar de consumir electricidad, una consideración importante para los sensores remotos cuya vida útil puede estar determinada por la capacidad de su batería.
Mientras que las señales acústicas en el mar viajan a través del agua, en tierra se puede suponer que llegan a través del aire. La vibración, sin embargo, se conduce a través de un medio sólido en tierra. Tiene una frecuencia más alta que la típica de las señales sísmicas conducidas.
Un detector típico, el detector de vibración Thales MA2772, es un cable piezoeléctrico, enterrado poco profundo bajo la superficie del suelo y extendido a lo largo de 750 metros. Hay dos variantes disponibles, una versión de alta sensibilidad para detección de personal y una versión de menor sensibilidad para detectar vehículos. El uso de dos o más sensores determinará la dirección de viaje, a partir de la secuencia en la que se activan los sensores.
Además de estar enterrados, los detectores de vibración piezoeléctricos, en forma de cable, también se utilizan como parte de cercas de alta seguridad. [36] Pueden incrustarse en paredes u otras estructuras que necesiten protección.
Un magnetómetro es un instrumento científico utilizado para medir la fuerza y/o dirección del campo magnético en las proximidades del instrumento. Las mediciones que realizan se pueden comparar con las firmas de vehículos en tierra, submarinos bajo el agua y condiciones de propagación de radio atmosférica. Vienen en dos tipos básicos:
El magnetismo de la Tierra varía de un lugar a otro y las diferencias en el campo magnético de la Tierra (la magnetosfera) pueden deberse a dos cosas:
Los detectores de metales utilizan inducción electromagnética para detectar metales. También pueden determinar los cambios en los campos magnéticos existentes causados por objetos metálicos.
Uno de los primeros medios para detectar submarinos sumergidos, instalado por primera vez por la Royal Navy en 1914, fue el efecto de su paso sobre un bucle indicador antisubmarino en el fondo de una masa de agua. Un objeto metálico que pase sobre él, como un submarino, tendrá, incluso si se desmagnetiza, suficientes propiedades magnéticas para inducir una corriente en el cable del bucle. . [37] En este caso, el movimiento del submarino metálico a través de la bobina indicadora actúa como un oscilador, produciendo corriente eléctrica.
Un detector de anomalías magnéticas (MAD) es un instrumento utilizado para detectar variaciones mínimas en el campo magnético de la Tierra . El término se refiere específicamente a los magnetómetros utilizados por las fuerzas militares para detectar submarinos (una masa de material ferromagnético crea una perturbación detectable en el campo magnético ). Los detectores de anomalías magnéticas se emplearon por primera vez para detectar submarinos durante la Segunda Guerra Mundial. El equipo MAD fue utilizado por las fuerzas antisubmarinas japonesas y estadounidenses, ya sea remolcados por barcos o montados en aviones para detectar submarinos enemigos sumergidos a poca profundidad. Después de la guerra, la Marina de los EE. UU. continuó desarrollando equipos MAD como desarrollo paralelo a las tecnologías de detección de sonar.
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Para reducir la interferencia de equipos eléctricos o metales en el fuselaje de la aeronave, el sensor MAD se coloca al final de una pluma o de un dispositivo aerodinámico remolcado. Aun así, el submarino debe estar muy cerca de la posición de la aeronave y cerca de la superficie del mar para detectar el cambio o anomalía. El rango de detección normalmente está relacionado con la distancia entre el sensor y el submarino . El tamaño del submarino y la composición de su casco determinan el alcance de detección. Los dispositivos MAD suelen montarse en aviones o helicópteros .
Existe cierta confusión sobre el mecanismo de detección de submarinos en el agua mediante el sistema de pluma MAD. El desplazamiento del momento magnético es aparentemente la principal perturbación, pero los submarinos son detectables incluso cuando están orientados paralelos al campo magnético de la Tierra, a pesar de que están construidos con cascos no ferromagnéticos.
Por ejemplo, el submarino ruso - soviético clase Alfa fue construido con titanio . Este material ligero y resistente, así como un sistema de energía nuclear único, permitieron al submarino batir récords de velocidad y profundidad para barcos operativos. Se pensaba que el titanio no ferroso derrotaría a los sensores magnéticos ASW, pero no fue así. para brindar un espectacular rendimiento sumergido y protección contra la detección por sensores MAD, aún es detectable.
Dado que las estructuras de titanio son detectables, los sensores MAD no detectan directamente desviaciones en el campo magnético terrestre. Más bien, pueden describirse como conjuntos de detectores de campos eléctricos y electromagnéticos de largo alcance y gran sensibilidad.
Un campo eléctrico se establece en conductores que experimentan una variación en las condiciones físicas ambientales, siempre que sean contiguos y posean suficiente masa. Particularmente en los cascos de submarinos, hay una diferencia de temperatura mensurable entre la parte inferior y superior del casco que produce una diferencia de salinidad relacionada , ya que la salinidad se ve afectada por la temperatura del agua. La diferencia de salinidad crea un potencial eléctrico a través del casco. Luego, una corriente eléctrica fluye a través del casco, entre las láminas de agua de mar separadas por profundidad y temperatura. El campo eléctrico dinámico resultante produce un campo electromagnético propio y, por lo tanto, incluso un casco de titanio será detectable con un telescopio MAD, al igual que un barco de superficie por la misma razón.
El Sistema de Vigilancia del Campo de Batalla Emplazado Remotamente (REMBASS) es un programa del Ejército de EE. UU. para detectar la presencia, velocidad y dirección de un objeto ferroso, como un tanque. Junto con sensores acústicos que reconocen la firma sonora de un tanque, podría ofrecer una alta precisión. También recopila información meteorológica. [38]
El sistema de sensores de campo de batalla remoto mejorado AN/GSQ-187 del Ejército (I-REMBASS) incluye detectores de intrusión magnéticos/infrarrojos pasivos combinados y solo magnéticos. El sensor MAG "DT-561/GSQ colocado manualmente detecta vehículos (con orugas o ruedas) y personal que transporta metales ferrosos. También proporciona información sobre la cual basar un recuento de objetos que pasan por su zona de detección e informa su dirección de viaje en relación con su ubicación. El monitor utiliza dos sensores diferentes (MAG e IR) y sus códigos de identificación para determinar la dirección de viaje. [38]
Los sensores magnéticos, mucho más sofisticados que los primeros bucles inductivos, pueden provocar la explosión de minas o torpedos. A principios de la Segunda Guerra Mundial, Estados Unidos intentó poner un detonador de torpedo magnético mucho más allá de los límites de la tecnología de la época y tuvo que desactivarlo, y luego trabajar en espoletas de contacto, también poco confiables, para hacer que los torpedos fueran más que objetos contundentes que golpeados. en cascos.
Dado que el agua es incompresible, una explosión bajo la quilla de un barco es mucho más destructiva que una en la interfaz aire-agua. Los diseñadores de torpedos y minas quieren colocar las explosiones en ese punto vulnerable, y los diseñadores de contramedidas quieren ocultar la firma magnética de una embarcación. La firma es especialmente relevante aquí, ya que las minas pueden ser selectivas para buques de guerra, buques mercantes que probablemente no estén protegidos contra explosiones submarinas o submarinos.
Una contramedida básica, iniciada en la Segunda Guerra Mundial, fue la desmagnetización, pero es imposible eliminar todas las propiedades magnéticas.
Las minas terrestres suelen contener suficiente metal ferroso como para ser detectables con sensores magnéticos adecuados. Sin embargo, las minas sofisticadas también pueden detectar un oscilador de detección de metales y, en condiciones preprogramadas, detonar para disuadir al personal de desminado.
No todas las minas terrestres tienen suficiente metal para activar un detector magnético. Si bien, lamentablemente, la mayor cantidad de campos minados no cartografiados se encuentran en partes del mundo que no pueden permitirse alta tecnología, una variedad de sensores MASINT podrían ayudar a desminar. Estos incluirían radares de cartografía terrestre, imágenes térmicas y multiespectrales y quizás un radar de apertura sintética para detectar suelos perturbados.
La gravedad es función de la masa. Si bien el valor medio de la gravedad en la superficie de la Tierra es de aproximadamente 9,8 metros por segundo al cuadrado, con una instrumentación suficientemente sensible, es posible detectar variaciones locales de la gravedad a partir de las diferentes densidades de los materiales naturales: el valor de la gravedad será mayor encima de un granito monolito que sobre una playa de arena. Nuevamente, con instrumentación suficientemente sensible, debería ser posible detectar diferencias gravitacionales entre roca sólida y roca excavada para una instalación oculta.
Streland 2003 señala que la instrumentación debe ser efectivamente sensible: las variaciones de la fuerza de gravedad en la superficie terrestre son del orden de 10 6 del valor medio. Un detector gravimétrico práctico de instalaciones enterradas tendría que poder medir "menos de una millonésima parte de la fuerza que hizo que la manzana cayera sobre la cabeza de Sir Isaac Newton". Para ser práctico, sería necesario que el sensor pudiera usarse en movimiento, midiendo el cambio de gravedad entre ubicaciones. Este cambio a lo largo de la distancia se llama gradiente de gravedad y se puede medir con un gradiómetro de gravedad. [5]
Desarrollar un gradiómetro de gravedad operativamente útil es un desafío técnico importante. Un tipo, el gradiómetro del dispositivo de interferencia cuántica superconductora SQUID , puede tener una sensibilidad adecuada, pero necesita un enfriamiento criogénico extremo, incluso si está en el espacio, una pesadilla logística. Otra técnica, mucho más práctica desde el punto de vista operativo pero que carece de la sensibilidad necesaria, es la técnica Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), que actualmente utiliza un radar para medir la distancia entre pares de satélites, cuyas órbitas cambiarán en función de la gravedad. Sustituir el radar por láser hará que GRACE sea más sensible, pero probablemente no lo suficiente.
Una técnica más prometedora, aunque todavía en laboratorio, es la gradiometría cuántica, que es una extensión de las técnicas del reloj atómico, muy parecidas a las del GPS. Los relojes atómicos disponibles en el mercado miden los cambios en las ondas atómicas a lo largo del tiempo en lugar de los cambios espaciales medidos en un gradiómetro de gravedad cuántica. Una ventaja de utilizar GRACE en satélites es que se pueden realizar mediciones desde varios puntos a lo largo del tiempo, con la consiguiente mejora, como se observa en el radar y el sonar de apertura sintética. Aún así, encontrar estructuras de escala humana profundamente enterradas es un problema más difícil que los objetivos iniciales de encontrar depósitos minerales y corrientes oceánicas.
Para que esto sea operativamente factible, tendría que haber un lanzador para poner satélites bastante pesados en órbitas polares, y tantas estaciones terrestres como sea posible para reducir la necesidad de un gran almacenamiento a bordo de las grandes cantidades de datos que producirán los sensores. Finalmente, es necesario que haya una manera de convertir las mediciones en un formato que pueda compararse con las firmas disponibles en las bases de datos geodésicas. Esas bases de datos necesitarían mejoras significativas, a partir de datos medidos, para volverse lo suficientemente precisas como para que la firma de una instalación enterrada se destaque.
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