La MASINT geofísica 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 creadas 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 ha derivado técnicamente inteligencia (excluyendo la inteligencia de imágenes tradicional IMINT y la inteligencia de señales SIGINT ) que, cuando se recopila, procesa y analiza mediante sistemas MASINT dedicados, da como resultado inteligencia que detecta, rastrea, identifica o describe las firmas (características distintivas) de fuentes de objetivos fijos o dinámicos. MASINT fue reconocida como una disciplina de inteligencia formal en 1986. [2] Otra forma de describir MASINT es como una disciplina "no literal". Se alimenta de los subproductos emisores no deseados de un objetivo, los "rastros" - el espectro, la química o la radiofrecuencia que deja un objeto detrás. Estos rastros forman firmas distintivas, que pueden explotarse como discriminadores confiables para caracterizar eventos específicos o revelar objetivos ocultos". [3]
Al igual que con muchas ramas de MASINT, las técnicas específicas pueden superponerse con las seis disciplinas conceptuales principales de MASINT definidas por el Centro de Estudios e Investigación 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 meteorológica para la navegación hasta la búsqueda de peces para la pesca comercial y la verificación de la prohibición de pruebas nucleares. Sin embargo, siguen surgiendo nuevos desafíos.
Para las fuerzas militares del primer mundo que se oponen a otras fuerzas armadas convencionales, se presupone que si se puede localizar un objetivo, se lo 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 buques de superficie presentan una reducción de la observabilidad. Operar en un entorno litoral confuso produce una gran cantidad de interferencias de ocultamiento.
Por supuesto, los submarinistas creen que han inventado la baja observabilidad y que otros simplemente están aprendiendo de ellos. Saben que al adentrarse en las profundidades o al menos en un estado de máxima tranquilidad y ocultarse entre elementos naturales, es muy difícil detectarlos.
Dos familias de aplicaciones militares, entre muchas otras, representan nuevos desafíos contra los cuales se puede probar la MASINT geofísica. Véase también Sensores terrestres no atendidos .
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 enterramiento profundo no es sólo un medio de protección contra ataques físicos, ya que incluso sin el uso de armas nucleares, existen bombas guiadas con precisión que penetran profundamente y pueden atacarlas. El enterramiento profundo, con el ocultamiento apropiado 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 enterradas a gran profundidad es un requisito militar crítico. [5] El primer paso habitual para encontrar una estructura profunda es la inteligencia artificial, especialmente utilizando sensores hiperespectrales de inteligencia artificial para ayudar a eliminar el encubrimiento. "Las imágenes hiperespectrales pueden ayudar a revelar información que no se puede obtener a través de 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". Aun así, una instalación excavada bajo una ciudad concurrida sería extremadamente difícil de encontrar durante la construcción. Cuando el oponente sabe que se sospecha que existe una instalación enterrada a gran profundidad, puede haber una variedad de señuelos y cebos, como fuentes de calor enterradas para confundir a los sensores infrarrojos, o simplemente cavar agujeros y cubrirlos, sin nada dentro.
La MASINT, que utiliza sensores acústicos, sísmicos y magnéticos, parece prometedora, 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 se establece generalmente 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, existe la posibilidad de inspeccionar grandes áreas e instalaciones ocultas mediante sensores gravitimétricos. Los sensores de gravedad son un campo nuevo, pero los requisitos militares lo hacen importante a medida que la tecnología para hacerlo se vuelve posible.
Especialmente en las aplicaciones navales de "aguas verdes" y "aguas marrones" actuales, las armadas están considerando soluciones MASINT para enfrentar los nuevos desafíos de operar en áreas de operaciones litorales . [6] Este simposio encontró útil observar 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 vuelva a producirse un desembarco en una playa fortificada al estilo de la Segunda Guerra Mundial, otro aspecto del litoral es la capacidad de reaccionar ante las oportunidades de guerra anfibia. La detección de minas en aguas poco profundas y en playas sigue siendo un desafío, ya que la guerra con minas es un arma letal para los pobres.
Si bien los primeros desembarcos de una fuerza en alta mar se harían desde helicópteros o aeronaves de rotor basculante, con vehículos con colchón de aire que llevarían a tierra equipos más grandes, con el tiempo se necesitarán embarcaciones de desembarco tradicionales, calzadas portátiles u otro equipo para llevar equipo pesado a través de una playa. La poca profundidad y los obstáculos submarinos naturales pueden bloquear el acceso a la playa para estas embarcaciones y equipos, al igual que las minas en aguas poco profundas. El radar de apertura sintética (SAR), la detección y medición de distancias por láser aerotransportado (LIDAR) y el uso de bioluminiscencia para detectar estelas alrededor de obstáculos submarinos pueden ayudar a resolver este desafío.
El desplazamiento por la playa y el paso por ella plantea sus propios desafíos. Los vehículos operados a distancia pueden ser capaces de trazar rutas de aterrizaje y, al igual que los sistemas LIDAR y de imágenes multiespectrales, pueden ser capaces de detectar aguas poco profundas. Una vez en la playa, el suelo tiene que soportar equipos pesados. Las técnicas en este caso incluyen la estimación del tipo de suelo a partir de imágenes multiespectrales o de un penetrómetro lanzado desde el aire que mide realmente la capacidad de carga de la superficie.
La ciencia y el arte de la predicción meteorológica utilizaban las ideas de medición y de señales para predecir fenómenos, mucho antes de que existieran sensores electrónicos. Los capitanes de los barcos de vela no tenían ningún instrumento más sofisticado que un dedo mojado levantado al viento y el aleteo 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 temperaturas altas y bajas hacen que tanto las personas como los equipos requieran protección especial. Sin embargo, los aspectos meteorológicos también se pueden medir y comparar con las señales para confirmar o rechazar los hallazgos de otros sensores.
El estado del arte consiste en 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 de forma horizontal, vertical o en una perspectiva tridimensional. [7]
Mientras que los primeros navegantes no tenían sensores más allá de sus cinco sentidos, el meteorólogo moderno dispone de una amplia gama de dispositivos de medición geofísicos y electroópticos que funcionan en plataformas que van desde el fondo del mar hasta el espacio profundo. Las predicciones basadas en estas mediciones se basan en firmas de fenómenos meteorológicos pasados, un profundo conocimiento de la teoría y modelos computacionales.
Las predicciones meteorológicas pueden proporcionar información negativa significativa cuando la firma de algunos sistemas de combate es tal que solo pueden operar bajo ciertas condiciones climáticas. 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 de personal, el capitán de grupo James Martin Stagg . Rara vez se entiende que algo tan rápido como un vehículo de reentrada de misiles balísticos, o tan "inteligente" como una munición guiada de precisión , aún puede verse afectado por los vientos en el área objetivo.
Como parte de los sensores terrestres no supervisados, [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, desechable y modular con dos componentes: un sensor meteorológico (MET) y un ceilómetro (altura del techo de nubes) con MET limitado. El sistema MET básico está basado 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 del día durante 60 días. El RMWS también puede utilizarse con meteorólogos de combate de las Operaciones Especiales de la Fuerza Aérea de los EE. UU. [9]
La versión portátil, traída por los meteorólogos de combate, tiene una función adicional, como un minicronómetro remoto. Diseñado para medir la altura de las nubes en varias 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 de neodimio YAG (NdYAG), de 4 megavatios, no seguro para los ojos. Según un meteorólogo, "Tenemos que tener cuidado con eso", dijo. "Si lo dejamos ahí, básicamente nos preocupa que la población civil salga y juegue con él, que dispare el láser y le caiga en el ojo a alguien. Hay dos unidades diferentes [para RMWS]. Una tiene el láser y la otra no. La diferencia básica es que la que tiene el láser te dará la altura de las nubes".
La MASINT hidrográfica es sutilmente diferente de la meteorología, 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 las armas utilizadas en aguas poco profundas. El equipo ASW, especialmente el rendimiento acústico, depende 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 (en particular, 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.
En una actividad de desarrollo táctico de submarinos se observó que "los remolinos de agua dulce existen en muchas áreas del mundo. Como hemos experimentado recientemente en el Golfo de México utilizando el Sistema de Monitoreo Oceanográfico Táctico (TOMS), existen conductos superficiales muy distintos que hacen que la predicción del sonar de la Biblioteca del Programa de Misiones de la Flota Submarina (SFMPL) no sea confiable. La información batitermal precisa es primordial y un precursor para las predicciones precisas del sonar".
Para predecir el sonido, que es necesario para los sistemas MASINT activos y pasivos que operan en el agua, es fundamental conocer la temperatura y la salinidad a profundidades específicas. Los aviones, barcos y submarinos antisubmarinos pueden lanzar sensores independientes que miden la temperatura del agua a distintas profundidades. [10] La temperatura del agua es de vital importancia para las detecciones acústicas, ya que los cambios de temperatura del agua en las termoclinas pueden actuar como una "barrera" o "capa" para la propagación acústica. Para cazar un submarino, que conoce la temperatura del agua, el cazador debe colocar sensores acústicos por debajo de la termoclina.
La conductividad del agua se utiliza como un indicador sustituto de la salinidad. Sin embargo, el software actual y más reciente no proporciona información sobre el material suspendido en el agua ni sobre las características del fondo, ambas consideradas críticas en las operaciones en aguas poco profundas. [6]
La Marina de los EE. UU. hace esto mediante el abandono de sondas desechables, que transmiten a una grabadora, de la época de 1978-1980, la AN/BQH-7 para submarinos y la AN/BQH-71 para buques de superficie. Si bien el rediseño de finales de los años setenta introdujo la lógica digital, los dispositivos conservaron grabadoras analógicas difíciles de mantener, y la capacidad de mantenimiento se volvió crítica en 1995. Se inició un proyecto para ampliarlo con componentes COTS, para dar como resultado el AN/BQH-7/7A EC-3. [11] En 1994-5, la capacidad de mantenimiento de las unidades en servicio se volvió crítica.
Las variables a tener en cuenta para seleccionar la sonda adecuada incluyen:
Los grandes bancos de peces contienen suficiente aire atrapado como para ocultar el fondo marino o los vehículos y estructuras submarinas artificiales. Los detectores de peces , desarrollados para la pesca comercial y recreativa, son sonares especializados que pueden identificar reflexiones acústicas entre la superficie y el fondo. Es probable que se necesiten variaciones en los equipos comerciales, especialmente en áreas litorales ricas en vida marina.
Se pueden utilizar diversos sensores para caracterizar el fondo marino, por ejemplo, en lodo, arena y grava. Los sensores acústicos activos son los más obvios, pero existe información potencial proveniente de sensores gravimétricos, sensores electroópticos y sensores de radar para realizar inferencias a partir de la superficie del agua, etc.
Los sonares relativamente simples, como las ecosondas, pueden convertirse en sistemas de clasificación del fondo marino mediante módulos complementarios que convierten los parámetros del eco en tipo de sedimento. Existen distintos algoritmos, pero todos se basan en cambios en la energía o la forma de los pulsos reflejados por la ecosonda.
Los sonares de barrido lateral se pueden utilizar para obtener mapas de la topografía de una zona moviendo el sonar sobre 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 los Estados Unidos demostró tanto la caracterización del fondo marino como las características del subsuelo marino. Los sensores utilizados, en diferentes demostraciones, incluyeron haces de incidencia normal del sonar de superficie AM/UQN-4 y el sonómetro submarino AN/BQN-17; retrodispersión del sonar multihaz comercial Kongsberg EM-121; sondaómetros AN/UQN-4 en barcos de contramedidas de minas (MCM) y el sistema de búsqueda de minas AN/AQS-20. Estos produjeron el gráfico "Caracterización del fondo y del subsuelo".
Una de las mejoras del vehículo de reconocimiento Fuchs 2 [13] es la incorporación de instrumentación meteorológica a bordo, que incluye datos como la dirección y la velocidad del viento, la temperatura del aire y del suelo, la presión barométrica y la humedad.
Esto incluye la recopilación de sonidos emitidos o reflejados pasivos o activos, ondas de presión o vibraciones 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 en busca de sonidos que indicaran excavaciones debajo de las fortificaciones. [1]
En la época moderna, los sensores acústicos se utilizaron por primera vez en el aire, como en el caso de la artillería durante la Primera Guerra Mundial. Los aliados de la Primera Guerra Mundial utilizaron hidrófonos pasivos contra los submarinos alemanes; el UC-3 se hundió 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 tener amplias bibliotecas de firmas acústicas para identificar las fuentes de sonido.
En aguas poco profundas, los sensores acústicos convencionales se enfrentan a suficientes desafíos como para que se requieran sensores MASINT adicionales. Dos factores de confusión importantes son:
Aunque ahora tiene un interés principalmente histórico, una de las primeras aplicaciones de la MASINT acústica y óptica fue la localización de la artillería enemiga por el sonido de sus disparos y los destellos, respectivamente, durante la Primera Guerra Mundial. La localización por sonido efectiva fue una actividad pionera en el ejército británico bajo el liderazgo del premio Nobel William Bragg. La localización por destellos se desarrolló en paralelo en los ejércitos británico, francés y alemán. La combinación de localización por sonido (es decir, MASINT acústica) y localización por destellos (es decir, antes de la optoelectrónica moderna) proporcionó información sin precedentes para la época, tanto en precisión como en puntualidad. Las posiciones de los cañones enemigos se ubicaban a una distancia de entre 25 y 100 yardas, y la información llegaba en tres minutos o menos.
En el gráfico "Sound Ranging", el puesto de escucha (o avanzado) atendido por personal, se ubica unos pocos segundos de sonido (o aproximadamente 2000 yardas) por delante de la línea de micrófonos no atendidos y envía una señal eléctrica a la estación de grabación para encender el aparato de grabación. Las posiciones de los micrófonos se conocen con precisión. 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. Consulte http://nigelef.tripod.com/p_artyint-cb.htm#SoundRanging
Mientras que la medición de la distancia por sonido es una técnica de tiempo de llegada no muy distinta a la de los sensores multiestáticos modernos, la localización de destellos utilizaba instrumentos ópticos para tomar la dirección del destello desde puestos de observación inspeccionados con precisión. La ubicación del arma se determinaba trazando la dirección informada a los mismos destellos del arma. Véase http://nigelef.tripod.com/p_artyint-cb.htm#FieldSurveyCoy La medición de distancia por destellos, hoy en día, se llamaría MASINT electroóptica.
El sonido de la artillería y la medición de la distancia por destellos se siguieron utilizando durante la Segunda Guerra Mundial y en sus formas más recientes hasta la actualidad, aunque la detección de destellos en general cesó en la década de 1950 debido a la adopción generalizada de propulsores sin destellos y al aumento del alcance de la artillería. Los radares móviles de contrabatería capaces de detectar cañones, en sí mismos un sensor de radar MASINT, estuvieron disponibles a fines 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 el trazado gráfico de rumbos y ahora, con la sincronización precisa del tiempo del GPS, a menudo es la hora de llegada.
Las posiciones de artillería se localizan ahora principalmente con sistemas aéreos no tripulados y radares de contraartillería (IMINT ), como el ampliamente utilizado ArtHuR sueco. La SIGINT también puede dar pistas sobre las posiciones, tanto con COMINT para las órdenes de disparo como con ELINT para cosas como el radar meteorológico. Aun así, existe un renovado interés 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 activa sensores de radar o electroópticos de mayor precisión, pero con un campo de visión más estrecho.
El sistema de localización de artillería hostil (HALO) del Reino Unido ha estado en servicio en el ejército británico desde la década de 1990. HALO no es tan preciso como el radar, pero complementa especialmente a los radares direccionales. Detecta de forma pasiva 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 funcionado en áreas 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 una con cuatro micrófonos y procesamiento local, que deducen la orientación hacia un arma, mortero, etc. Estas orientaciones se comunican automáticamente a un procesador central que las combina para triangular la fuente del sonido. Puede calcular datos de ubicación de hasta 8 disparos 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 no atendido MASINT (UTAMS) , desarrollado por el Laboratorio de Investigación del Ejército de los Estados Unidos , que detecta lanzamientos e impactos de morteros y cohetes. El UTAMS sigue siendo el sensor de señalización principal 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 la rápida implementación de esta capacidad. [16]
El 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 portátil de control. El UTAMS, que estuvo operativo por primera vez en Irak, [17] se probó por primera vez en noviembre de 2004 en una Base Operativa de Fuerzas Especiales (SFOB) en Irak. El 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 descubrieron que podía localizar con precisión 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 enemiga estaba disparando morteros de 60 mm durante las horas de comida observadas, presumiblemente porque eso daba lugar a los grupos más grandes de personal y las mejores posibilidades de producir muchas bajas. Eso habría sido obvio solo a partir del 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 en otras posiciones y utilizar helicópteros de ataque como respaldo para ambos. Los oponentes cambiaron a fuego nocturno, que, nuevamente, fueron contrarrestados con fuego de mortero, artillería y helicópteros. Luego se trasladaron a una zona urbana donde la artillería estadounidense no tenía permitido disparar, pero una combinación de lanzamientos de panfletos de PSYOPS y casi accidentes deliberados convencieron a los lugareños de no dar refugio a los equipos de mortero.
Originalmente para un requerimiento de la Marina en Afganistán, el UTAMS se combinó con el 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 equipo de procesamiento. Al analizar los retrasos de tiempo entre la interacción de un frente de onda acústico con cada micrófono del conjunto, 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 un lanzamiento de cohete a 13 km de distancia. En esta aplicación, el componente electroóptico de RLS detectará el POO del cohete antes, mientras que UTAMS puede hacerlo mejor con la predicción del mortero.
Los hidrófonos modernos convierten el sonido en energía eléctrica, que luego puede ser procesada por señales adicionales 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 un sonar activo, pero generalmente no tendrán la ubicación precisa del sonar activo, aproximándose a ella 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 Desplegable Avanzado (ADS o SURTASS ). Al reducir el énfasis en las operaciones en alta mar de la Guerra Fría, SOSUS se convirtió en los principales sensores de largo alcance en alta mar , junto con los buques de detección de "atuneros" más flexibles llamados SURTASS [19]. SURTASS utilizó conjuntos acústicos pasivos remolcados más largos y sensibles que los que se podían desplegar desde buques en maniobras, como submarinos y destructores.
SURTASS ahora se complementa con el sonar activo de baja frecuencia (LFA); consulte la sección sonar.
Las sonoboyas pasivas, como la AN/SSQ-53F, pueden ser direccionales u omnidireccionales y pueden configurarse para hundirse hasta una profundidad específica. [10] Estas se lanzarían desde helicópteros y aviones de patrulla marítima como el P-3 .
Estados Unidos instaló enormes conjuntos de hidrófonos del Sistema de Vigilancia Fija (FSS, también conocido como SOSUS ) en el fondo del océano para rastrear submarinos soviéticos y de otros países. [20]
Desde el punto de vista puramente de 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 viables, porque cuando se despliegan, su rendimiento puede verse afectado o pueden sufrir daños directos debido a altas velocidades o giros radicales.
Los conjuntos de sonares orientables en el casco o la proa suelen tener un modo pasivo y uno activo, al igual que los sonares de profundidad variable.
Los buques de superficie pueden tener receptores de alerta para detectar sonares hostiles.
Los submarinos modernos cuentan con 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 advertencia 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 MASINT acústica incluía tanto patrullas rutinarias 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 submarinas tenían extensas bibliotecas de firmas acústicas de buques.
Los sensores acústicos pasivos pueden detectar aeronaves 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) que descendía flotando mediante un paracaídas camuflado y se enganchaba en los árboles, donde quedaba colgado para escuchar. El Spikebuoy (66 pulgadas de largo, 40 libras) se plantaba en el suelo como un dardo de césped. Solo la antena, que parecía tallos de maleza, quedó visible sobre el suelo". [23] Esto fue parte de la Operación Igloo White .
Parte del sistema mejorado de sensores remotos de campo de batalla AN/GSQ-187 (I-REMBASS) es un sensor acústico pasivo que, junto 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 las firmas y utilizarse para complementar otros sensores. El control I-REMBASS se integrará, aproximadamente en 2008, con el sistema terrestre SIGINT/EW del Prophet .
Por ejemplo, un radar de búsqueda terrestre puede no ser capaz de diferenciar entre un tanque y un camión que se desplazan a la misma velocidad. Sin embargo, añadiendo información acústica, se puede distinguir rápidamente entre ellos.
Por supuesto, los buques de combate 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 tienen funciones en:
Se han construido varios sonares de apertura sintética en el laboratorio y algunos de ellos se han utilizado en sistemas de búsqueda y detección de minas. En el sonar de apertura sintética se ofrece una explicación de su funcionamiento .
La superficie y el fondo del agua son límites de reflexión y dispersión. Los grandes bancos de peces, con aire en su aparato de equilibrio, 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 mar y el aire puede considerarse un reflector perfecto. "Los efectos del fondo marino y de 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 de objetivos falsos 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. Se han desarrollado teorías para predecir la propagación del sonido en el fondo en este caso, por ejemplo, por parte de Biot [25] y de Buckingham [26] .
En el caso de sonares de alta frecuencia (por encima de aproximadamente 1 kHz) o cuando el mar está agitado, parte 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 de la superficie directamente desde un barco, el radar MASINT, instalado en un avión o en un satélite, puede proporcionar mejores mediciones, que luego se transmitirían al procesador de señales acústicas del barco.
Por supuesto, una superficie cubierta de hielo es tremendamente diferente incluso del agua impulsada por una tormenta. Simplemente por la prevención de colisiones y la 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 el barco a la superficie. La información tridimensional del hielo también puede indicar 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 debe considerarse como un volumen para comprender la naturaleza de las reverberaciones en su interior.
Un dispositivo básico típico para medir la profundidad es el AN/UQN-4A de EE. UU. Tanto la superficie como el fondo del agua son límites de reflexión y dispersión. Para muchos propósitos, pero no para todas las aplicaciones tácticas navales, la superficie del mar y el aire puede considerarse 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 de objetivos falsos son frecuentes". [6]
Sin embargo, este dispositivo no proporciona información sobre las características del fondo. En muchos aspectos, los pescadores comerciales y los científicos marinos cuentan con equipos que se consideran necesarios para las operaciones en aguas poco profundas.
Una complicación adicional 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 algunos de los sonidos mismos. . [29]
Este problema es distinto de la interferencia biológica causada por la energía acústica generada por la vida marina, como los chillidos de las marsopas y otros cetáceos , y medida por receptores acústicos. Las señales de los generadores de sonido biológico deben diferenciarse de las de los habitantes más letales de las profundidades. La clasificación de los organismos biológicos es un muy buen ejemplo de un proceso MASINT acústico.
Los modernos combatientes de superficie 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" en un cable y, especialmente en buques más pequeños, un generador y receptor acústico fijo.
Algunos buques, pero no todos, llevan conjuntos remolcados pasivos o conjuntos activos-pasivos combinados. Estos dependen del ruido del objetivo, que, en el entorno litoral combinado de los submarinos ultrasilenciosos en presencia de mucho ruido ambiental, los buques que han desplegado conjuntos remolcados no pueden realizar maniobras radicales de rumbo. 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).
Para los barcos que cooperan con aeronaves, necesitarán un enlace de datos a 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 solo analizan las señales, sino que también rastrean constantemente las condiciones de propagación. El primero suele considerarse parte de un sonar en particular, pero la Marina de los EE. UU. tiene un predictor de propagación independiente llamado Sistema de evaluación de modos in situ del sonar AN/UYQ-25B(V) (SIMAS)
Los clasificadores de eco rastreadores (ETC) son complementos, con un claro sabor MASINT, de los sonares de superficie de los buques existentes. [30] El ETC es una aplicación del sonar de apertura sintética (SAS). El SAS ya se utiliza para la búsqueda de minas, pero podría ayudar a los combatientes de superficie existentes, así como a los 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 cualquier cosa mayor a 10 millas náuticas.
El sonar activo convencional puede ser más eficaz que los sistemas remolcados, pero el pequeño tamaño de los submarinos litorales modernos los convierte en amenazas difíciles. Las trayectorias del fondo altamente variables, los factores biológicos y otros factores complican la detección del sonar. Si el objetivo se mueve lentamente o está esperando en el fondo, tienen poco o ningún efecto Doppler , que los sonares actuales utilizan para reconocer amenazas.
La medición continua de seguimiento activo de todos los objetos detectados acústicamente, con reconocimiento de firmas como desviaciones del ruido ambiental, aún arroja una alta tasa de falsas alarmas (FAR) con el sonar convencional. Sin embargo, el procesamiento SAS mejora la resolución, especialmente de las mediciones de acimut, al ensamblar los datos de múltiples pulsos en un haz sintético que da el efecto de un receptor mucho más grande.
El sistema 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 la forma es solo una de las partes de la firma, que incluye el rumbo y el Doppler cuando están disponibles.
Las sonoboyas activas, que contienen un transmisor y un receptor de sonar, pueden lanzarse desde aviones de patrulla marítima de ala fija (por ejemplo, P-3 , Nimrod , Y-8 chino, variantes ASW Bear rusas e indias), helicópteros antisubmarinos y aviones antisubmarinos con base en portaaviones (por ejemplo, S-3 ). Si bien ha habido algunos esfuerzos para utilizar otros aviones simplemente como portadores de sonoboyas, la suposición general es que el avión portador de sonoboyas puede emitir comandos 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 "inclinable" en el extremo de un cable, que el helicóptero puede elevar o bajar al agua. El helicóptero normalmente inclinaría el sonar cuando intenta localizar un submarino objetivo, normalmente en cooperación con otras plataformas ASW o con sonoboyas. Normalmente, el helicóptero elevaría su cabezal después de dejar caer un arma ASW, para evitar dañar el sensible receptor. No todas las variantes del mismo helicóptero básico, incluso las asignadas a ASW, llevan un sonar inclinable; algunas pueden sacrificar el peso del sonar por una mayor capacidad de sonoboyas o armas.
El helicóptero EH101, utilizado por varias naciones, tiene una variedad de sonares de inmersión. La versión de la Marina Real (británica) tiene un sonar Ferranti/Thomson-CSF (ahora Thales), mientras que la versión italiana utiliza el HELRAS . Los helicópteros rusos Ka-25 llevan un sonar de inmersión, al igual que el LAMPS estadounidense , el helicóptero MH-60R estadounidense, 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 de sonido muy altas pueden ser peligrosas para las ballenas y otras formas de vida marina. [31] Se ha tomado la decisión de emplear LFA en los buques SURTASS, después de una declaración de impacto ambiental que indicaba que, si se utiliza LFA con niveles de potencia reducidos en ciertas áreas de alto riesgo para la vida marina, sería seguro cuando se emplea desde un barco en movimiento. El movimiento del barco y la variabilidad de la señal LFA limitarían la exposición a animales marinos individuales. [32] El 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 de hidrófonos pasivos SURTASS. "El componente activo del sistema, LFA, es un conjunto de 18 elementos fuente de transmisión acústica LF (llamados proyectores) suspendidos por cable desde debajo de un buque de vigilancia oceanográfica, como el buque de investigación (R/V) Cory Chouest, el 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 sonar activa o "ping". Un "ping", o transmisión, puede durar entre 6 y 100 segundos. El tiempo entre transmisiones es típicamente 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 menor al 20 por ciento. El ciclo de trabajo típico, basado en los parámetros operativos históricos de 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 disminuyen rápidamente durante el primer kilómetro".
El sonar activo táctico principal de un submarino suele estar en la proa, cubierto con una cúpula protectora. Los submarinos para operaciones en alta mar utilizan sistemas activos como el AN/SQS-26 y el AN/SQS-53, pero generalmente se diseñaron para zonas de convergencia y entornos de rebote de fondo único.
Los submarinos que operan en el Ártico también tienen un sonar especializado para operaciones bajo el hielo; piense en un sondar al revés.
Los submarinos también pueden tener un sonar detector de minas. El uso de mediciones para diferenciar entre las señales biológicas y las señales de objetos que hundirán permanentemente al submarino es una de las aplicaciones de MASINT más críticas que se pueda imaginar.
Los sonares optimizados para detectar objetos del tamaño y la forma de minas pueden ser transportados por submarinos, vehículos operados a distancia, buques de superficie (a menudo sobre una pluma o un cable) y helicópteros especializados.
El énfasis clásico en la detección de minas y la detonación de la mina liberada de su amarre 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 a distancia). Este sistema funciona bien para neutralizar minas en aguas profundas, colocando cargas explosivas en la mina o su amarre. El AN/SLQ-48 no es 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 en 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 un televisor (electro-óptico) 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 las explosiones convencionales o nucleares. Un estudio piloto, el Interferómetro de Radio Activo para la Vigilancia de Explosiones (ARIES), implementa un sistema operativo para monitorear las ondas de presión ionosféricas resultantes de explosivos nucleares o químicos superficiales 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 sonómetro de la Primera Guerra Mundial.
Como muchos otros sensores, ARIES puede utilizarse para otros fines. Se están llevando a cabo colaboraciones con el Centro de Pronóstico Espacial para utilizar los datos de ARIES para realizar mediciones del contenido total de electrones a escala global, y con la comunidad de meteorología y medio ambiente global para monitorear el cambio climático global (a través de mediciones del contenido de vapor de agua troposférico), y con la comunidad de física ionosférica en general para estudiar las perturbaciones ionosféricas móviles. [33]
Los sensores situados relativamente cerca de un evento nuclear o de una prueba de alto explosivo que simule un evento nuclear pueden detectar, mediante métodos acústicos, la presión producida por la explosión. Entre ellos se encuentran los microbarógrafos infrasónicos (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 los Estados Unidos define la inteligencia sísmica como "la recolección y medición pasiva de ondas sísmicas o vibraciones en la superficie de la Tierra". [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 los componentes altamente explosivos de las 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 cantidad de actividad sísmica natural, la MASINT sísmica es uno de los argumentos enfáticos de que debe haber un compromiso a largo plazo con la medición, incluso en tiempos de paz, de modo que se conozcan las señales del comportamiento natural antes de que sea necesario buscar variaciones en las señales.
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 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 era 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 denomina MASINT piezoeléctrico en honor al sensor que se utiliza con más frecuencia para detectar vibraciones, pero los detectores de vibraciones no necesitan ser piezoeléctricos. Nótese que algunas discusiones tratan los sensores sísmicos y de vibración como un subconjunto de MASINT acústico. Otros detectores posibles podrían ser bobinas móviles o ondas acústicas de superficie . . [35] La vibración, como una forma de energía geofísica a detectar, tiene similitudes con MASINT acústico y sísmico, pero también tiene diferencias distintivas que la hacen útil, especialmente en sensores terrestres no atendidos (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 sensores remotos cuya vida útil puede estar determinada por la capacidad de su batería.
Mientras que en el mar las señales acústicas se transmiten a través del agua, en tierra se puede suponer que llegan a través del aire. Sin embargo, la vibración se transmite a través de un medio sólido en tierra y tiene una frecuencia más alta que la típica de las señales sísmicas conducidas.
El detector de vibraciones Thales MA2772 es un cable piezoeléctrico enterrado a poca profundidad y que se extiende 750 metros. Hay dos variantes disponibles: una versión de alta sensibilidad para la detección de personas y otra de menor sensibilidad para la detección de vehículos. El uso de dos o más sensores determinará la dirección de desplazamiento a partir de la secuencia en la que se activan los sensores.
Además de estar enterrados, los detectores de vibraciones piezoeléctricos, en forma de cable, también se utilizan como parte de cercas de alta seguridad. [36] Pueden estar integrados en paredes u otras estructuras que necesiten protección.
Un magnetómetro es un instrumento científico que se utiliza para medir la fuerza y/o dirección del campo magnético en las proximidades del instrumento. Las mediciones que realizan se pueden comparar con las señales de los vehículos en tierra, los submarinos bajo el agua y las condiciones de propagación de radio atmosféricas. Existen 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 la inducción electromagnética para detectar metales. También pueden determinar los cambios en los campos magnéticos existentes provocados por objetos metálicos.
Uno de los primeros medios para detectar submarinos sumergidos, instalado por primera vez por la Marina Real Británica 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 está desmagnetizado, 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 que se utiliza 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. Las fuerzas antisubmarinas japonesas y estadounidenses utilizaron equipos MAD, ya sea remolcados por barco o montados en aviones para detectar submarinos enemigos sumergidos a poca profundidad. Después de la guerra, la Armada de los EE. UU. continuó desarrollando equipos MAD como un desarrollo paralelo con las tecnologías de detección por sonar.
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Para reducir las interferencias de equipos eléctricos o de metal en el fuselaje de la aeronave, el sensor MAD se coloca en el extremo de un brazo o de un dispositivo aerodinámico remolcado. Aun así, el submarino debe estar muy cerca de la posición de la aeronave y próximo a la superficie del mar para la detección del 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 rango 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 barrera MAD. El desplazamiento del momento magnético es aparentemente la principal perturbación, pero los submarinos son detectables incluso cuando están orientados en paralelo al campo magnético de la Tierra, a pesar de que su construcción no es ferromagnética.
Por ejemplo, el submarino soviético - ruso de clase Alfa se construyó con titanio . Este material ligero y resistente, así como un sistema de energía nuclear único, le permitieron al submarino batir récords de velocidad y profundidad para barcos operativos. Se pensaba que el titanio no ferroso vencería a los sensores ASW magnéticos, pero no fue así. para brindar un rendimiento espectacular sumergido y protección contra la detección por sensores MAD, todavía es detectable.
Dado que las estructuras de titanio son detectables, los sensores MAD no detectan directamente las desviaciones del campo magnético de la Tierra, sino que pueden describirse como conjuntos de detectores de campos eléctricos y electromagnéticos de largo alcance y gran sensibilidad.
En los conductores que experimentan una variación de las condiciones ambientales físicas, siempre que sean contiguos y posean suficiente masa, se genera un campo eléctrico . En particular, en los cascos de los submarinos, existe una diferencia de temperatura medible entre la parte inferior y la superior del casco, lo 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. A continuación, fluye una corriente eléctrica a través del casco, entre las láminas de agua de mar separadas por la profundidad y la temperatura. El campo eléctrico dinámico resultante produce un campo electromagnético propio y, por lo tanto, incluso un casco de titanio será detectable en un osciloscopio MAD, al igual que un barco de superficie por la misma razón.
El sistema de vigilancia remota del campo de batalla (REMBASS) es un programa del ejército de los EE. UU. para detectar la presencia, la velocidad y la dirección de un objeto ferroso, como un tanque. Junto con sensores acústicos que reconocen la firma sonora de un tanque, podría ofrecer una gran precisión. También recopila información meteorológica. [38]
El sistema de sensores remotos mejorados AN/GSQ-187 del ejército (I-REMBASS) incluye detectores de intrusión magnéticos y de infrarrojos pasivos/magnéticos combinados. El sensor MAG DT-561/GSQ, que se coloca a mano, detecta vehículos (con orugas o ruedas) y personal que transporta metales ferrosos. También proporciona información sobre la que se puede basar un recuento de objetos que pasan por su zona de detección e informa sobre su dirección de desplazamiento en relación con su ubicación. El monitor utiliza dos sensores diferentes (MAG e IR) y sus códigos de identificación para determinar la dirección de desplazamiento. [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 llevar un detonador de torpedos magnético mucho más allá de los límites de la tecnología de la época y tuvo que desactivarlo y luego trabajar en una espoleta de contacto, también poco fiable, para que los torpedos fueran algo más que objetos contundentes que chocaban contra los cascos.
Como el agua es incompresible, una explosión bajo la quilla de un buque 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 un buque. La firma es especialmente relevante aquí, ya que las minas pueden ser selectivas para buques de guerra, buques mercantes que probablemente no estén reforzados 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 que se puedan detectar 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 el lujo de contar con alta tecnología, una variedad de sensores MASINT podrían ayudar a desminar. Estos incluirían radares de cartografía terrestre, imágenes térmicas y multiespectrales y tal vez radares de apertura sintética para detectar suelos alterados.
La gravedad es una función de la masa. Si bien el valor promedio de la gravedad en la superficie de la Tierra es de aproximadamente 9,8 metros por segundo al cuadrado, con una instrumentación lo suficientemente sensible, es posible detectar variaciones locales en la gravedad a partir de las diferentes densidades de los materiales naturales: el valor de la gravedad será mayor en la cima de un monolito de granito que sobre una playa de arena. De nuevo, con una instrumentación lo suficientemente sensible, debería ser posible detectar diferencias gravitacionales entre la roca sólida y la roca excavada para una instalación oculta.
Streland 2003 señala que la instrumentación debe ser sensible: las variaciones de la fuerza de gravedad sobre la superficie terrestre son del orden de 10 6 del valor medio. Un detector gravimétrico práctico de instalaciones enterradas debería poder medir "menos de una millonésima parte de la fuerza que hizo que la manzana cayera sobre la cabeza de Sir Isaac Newton". Para que fuera práctico, sería necesario que el sensor pudiera utilizarse mientras estaba en movimiento, midiendo el cambio de gravedad entre ubicaciones. Este cambio a lo largo de la distancia se denomina gradiente de gravedad , que puede medirse con un gradiómetro de gravedad. [5]
El desarrollo de un gradiómetro de gravedad que sea útil desde el punto de vista operativo es un gran desafío técnico. Un tipo de gradiómetro, el dispositivo superconductor de interferencia cuántica SQUID , puede tener una sensibilidad adecuada, pero necesita un enfriamiento criogénico extremo, incluso si se encuentra en el espacio, lo que supone una pesadilla logística. Otra técnica, mucho más práctica desde el punto de vista operativo, pero que carece de la sensibilidad necesaria, es la técnica del Experimento de recuperación de la gravedad y el clima (GRACE, por sus siglas en inglés), 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 láseres hará que el GRACE sea más sensible, pero probablemente no lo suficiente.
Una técnica más prometedora, aunque todavía en el laboratorio, es la gradiometría cuántica, que es una extensión de las técnicas de reloj atómico, muy parecidas a las del GPS. Los relojes atómicos comerciales 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 los satélites es que las mediciones se pueden realizar desde varios puntos a lo largo del tiempo, con una mejora resultante como la que se ha visto en el radar de apertura sintética y el sonar. Aun así, encontrar estructuras enterradas profundamente a escala humana es un problema más difícil que los objetivos iniciales de encontrar depósitos minerales y corrientes oceánicas.
Para que esto sea viable desde el punto de vista operativo, se necesitaría un lanzador que colocara satélites bastante pesados en órbitas polares y tantas estaciones terrestres como fuera posible para reducir la necesidad de un gran almacenamiento a bordo de las grandes cantidades de datos que producirán los sensores. Por último, es necesario encontrar una forma 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 una mejora significativa, a partir de los datos medidos, para que fueran lo suficientemente precisas como para que la firma de una instalación enterrada se destaque.
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