El Proyecto Sanguine fue un proyecto de la Armada de los EE. UU. propuesto en 1968 para la comunicación con submarinos sumergidos utilizando ondas de radio de frecuencia extremadamente baja (ELF) . El sistema propuesto inicialmente, reforzado para sobrevivir a un ataque nuclear, habría requerido una antena gigante que cubriera dos quintas partes del estado de Wisconsin. El enfoque propuesto nunca se implementó debido a las protestas y el posible impacto ambiental. Un sistema más pequeño y menos reforzado llamado Proyecto ELF que consta de dos transmisores ELF vinculados ubicados en Clam Lake, Wisconsin 46°05′05.6″N 90°55′03.7″O / 46.084889, -90.917694. -90.917694 y Republic, Michigan 46°20′10.1″N 87°53′04.6″O / 46.336139, -87.884611 El sistema se construyó a principios de 1982 y funcionó desde 1989 hasta 2004. El sistema transmitía a una frecuencia de 76 Hz. En frecuencias ELF, el ancho de banda de la transmisión era muy pequeño, por lo que el sistema solo podía enviar mensajes de texto con códigos cortos a una velocidad de datos muy baja. Estas señales se usaban para convocar a buques específicos a la superficie para recibir órdenes operativas más largas mediante comunicación por radio o satélite ordinaria.
El sistema propuesto inicialmente habría tenido una antena gigante que constaba de 6.000 millas (9.700 km) de cables enterrados en una cuadrícula rectangular que cubría 22.500 millas cuadradas (58.000 km 2 ), dos quintas partes del estado de Wisconsin, [1] alimentada por 100 plantas de energía subterráneas en búnkeres de hormigón. [2] [3] Los cables estaban conectados a tierra en sus extremos, y bucles de corriente eléctrica CA fluían profundamente en el suelo entre los extremos del cable, generando ondas ELF; esto se llama dipolo de tierra . Se proyectó que el diseño original costaría miles de millones [4] y consumiría 800 megavatios de energía. [1] [5] El objetivo era un sistema que pudiera transmitir órdenes tácticas unidireccionales a submarinos nucleares estadounidenses en cualquier parte del mundo, y sobrevivir a un ataque nuclear directo. [2]
El proyecto fue polémico desde el principio y fue atacado por políticos, grupos pacifistas y ambientalistas preocupados por los efectos de las altas corrientes terrestres y los campos electromagnéticos en el medio ambiente. [2] [3] [6] [7] La supervivencia nuclear del sistema se puso en duda por el desarrollo soviético de misiles balísticos MIRV . [3] Después de que un intento de reubicar el proyecto en el Llano Uplift de Texas [8] también fuera detenido por la oposición pública, [3] la Armada abandonó Sanguine y propuso una serie de variantes cada vez más modestas: Proyecto Seafarer (1975), Austere ELF (1978), y finalmente Proyecto ELF (1981), que fue construido. [3] [5] Este sistema de menor potencia requería 15 minutos para transmitir cada grupo de código, por lo que no se utilizó para transmitir órdenes tácticas directamente, sino que cumplió la función de "campana", ordenando a un buque específico que subiera cerca de la superficie y recibiera más órdenes por radio ordinaria o comunicación satelital. [1] [2] [3] El sistema comenzó a funcionar nominalmente en 1989, 20 años después de su primera puesta en funcionamiento como "instalación de pruebas", y se utilizó hasta 2004, cuando la Marina de los EE. UU. lo declaró obsoleto y fue cerrado y desmantelado.
El sistema a escala reducida que la Armada construyó en 1969, llamado Proyecto ELF, comenzó a probarse oficialmente en 1982 y se volvió operativo oficialmente en 1989. [9] Consistía en dos instalaciones de transmisión, una en Clam Lake, Wisconsin y otra en Republic, Michigan . [9] con un total de 84 millas (135 km) [10] de antena de línea de transmisión sobre el suelo. Los dos transmisores normalmente operaban sincronizados como una antena para un mayor alcance, pero también podían operar de forma independiente. El sistema a escala reducida no fue diseñado para sobrevivir a un ataque nuclear.
La instalación de Clam Lake, que sirvió como sitio de pruebas y originalmente se llamó Wisconsin Test Facility (WTF), consistía en dos antenas de línea de transmisión de 14 millas (23 km) (llamadas dipolos terrestres ) en forma de cruz, con la estación transmisora en su intersección. [1] [11] La instalación de Republic consistía en tres líneas de transmisión, dos de 14 millas (23 km) y una de 28 millas (45 km), [1] en forma de la letra "F" (la forma no es significativa y fue dictada por la disponibilidad de tierra). [11] Las líneas, hechas de cable de aluminio de 1,5 centímetros (0,59 pulgadas) sostenido por aisladores en postes de servicios públicos de madera de 40 pies (12 m), se parecían a las líneas de transmisión de energía ordinarias. [2] Los extremos de las líneas de transmisión estaban conectados a tierra mediante un cable de cobre enterrado de 1,6 a 4,8 km y varillas de tierra, [2] posteriormente reemplazados por conjuntos de electrodos en pozos profundos de 300 pies (91 m) [1] Los transmisores enviaban corrientes alternas de 300 amperios a través de las líneas, que pasaban a través de los electrodos enterrados profundamente en la Tierra. [2]
Los transmisores operaban a una frecuencia de 76 Hz en la banda de frecuencias extremadamente bajas , con una capacidad alterna a 45 Hz [2] y utilizaban una potencia combinada de 2,6 megavatios. [5] Podían comunicarse con submarinos en aproximadamente la mitad de la superficie del planeta. El sistema transmitía continuamente, las 24 horas del día, enviando un mensaje de "inactividad" cuando no se estaba utilizando para que los submarinos pudieran verificar que estaban dentro del alcance de comunicación. [9] [11]
Debido al ancho de banda extremadamente pequeño de la banda ELF, los transmisores tenían una velocidad de datos muy lenta . No podían transmitir voz ( audio ), sino solo mensajes de texto codificados cortos de unas pocas letras. [5] [10] Se dice que se necesitaban 15 minutos para transmitir un solo grupo de códigos de tres letras. [10] [11]
El sistema fue controvertido y fue objeto de ataques legales, demandas y protestas durante toda su vida útil. [6] [7] En cinco ocasiones, los manifestantes cortaron postes de líneas de transmisión, interrumpiendo brevemente el funcionamiento. [7]
En 2004, la Armada cerró ambos transmisores, con la explicación de que los sistemas de comunicación de muy baja frecuencia (VLF) habían mejorado hasta el punto de que el sistema ELF era innecesario. [7]
Los submarinos están protegidos por el agua de mar de todas las señales de radio ordinarias y, por lo tanto, no pueden comunicarse con las autoridades de mando militar mientras están sumergidos. [11] Sin embargo, las ondas de radio de frecuencia muy baja pueden penetrar en el agua de mar; cuanto más baja sea la frecuencia, más profundamente en el océano pueden penetrar. [9] Las ondas en el rango VLF de 3 kHz a 30 kHz pueden penetrar hasta una profundidad de aproximadamente 10 a 30 metros, [10] y desde la Segunda Guerra Mundial, las armadas han utilizado transmisores VLF para comunicarse con los submarinos. Para recibir señales VLF, los submarinos deben elevarse justo debajo de la superficie o seguir una boya de antena poco profunda, lo que los hace vulnerables a la detección por parte del enemigo. [5] [10]
Las ondas de radio en la banda de frecuencia extremadamente baja (ELF) de 30 a 300 Hz pueden penetrar a una profundidad de cientos de metros, lo que les permite comunicarse con submarinos a su profundidad operativa normal. [5] Cuanto menor sea la frecuencia, mayor será la longitud de onda de las ondas de radio, y los transmisores requieren estructuras de antena más largas para generarlas. Los transmisores ELF utilizan antenas enormes llamadas dipolos terrestres que consisten en decenas a cientos de kilómetros de cables aéreos que se asemejan a las líneas de transmisión de energía ordinarias. Las líneas de transmisión están conectadas a tierra en los extremos, y las corrientes de bucle en las profundidades de la Tierra forman parte de la antena. Debido a que incluso estas antenas enormes son mucho más pequeñas que las longitudes de onda ELF, son extremadamente ineficientes; solo una pequeña fracción de la potencia de entrada se irradia como ondas ELF, y el resto se disipa como calor en la resistencia de la antena. A su potencia de entrada completa de 2,6 MW, ambos transmisores ELF estadounidenses trabajando juntos solo generaron alrededor de 8 vatios de radiación ELF. Esta débil señal llegó a los submarinos de más de la mitad del mundo únicamente debido a la atenuación extremadamente baja de las ondas ELF de 1 a 2 dB por cada 1000 kilómetros. Los transmisores ELF son más eficientes cuando se ubican sobre ciertas formaciones rocosas subterráneas de baja conductividad , lo que obliga a las corrientes a extenderse más profundamente a través de un mayor volumen de roca, formando una "antena" más grande. [2] El sistema estadounidense estaba ubicado en Wisconsin y la península superior de Michigan sobre la formación Laurentian Shield , por esa razón. [2]
Estos transmisores ELF no pueden instalarse en submarinos debido al tamaño de la antena y a los altos requisitos de potencia. Por lo tanto, la comunicación ELF es unidireccional: un receptor en el submarino recibe órdenes de una estación costera pero no puede responder. La baja atenuación de las ondas ELF con la distancia permite que una única estación ELF envíe mensajes a submarinos de todo el mundo.
Otro inconveniente de las señales ELF es que la banda ELF tiene un ancho de banda muy pequeño y, por lo tanto, solo puede transmitir mensajes muy simples a una velocidad muy lenta. [5] [10] Las señales ELF no pueden transportar audio (voz) como otros tipos de radio y solo pueden transmitir mensajes de texto cortos que constan de unas pocas letras. El sistema de la Marina de los EE. UU. (arriba) utiliza grupos de códigos de tres letras y requiere 15 minutos para transmitir un grupo. [10] [11]
Los Estados Unidos, Rusia, India y China son las únicas naciones que han construido instalaciones de comunicación ELF. La Armada india tiene una instalación de comunicación ELF operativa en la base naval INS Kattabomman para comunicarse con sus submarinos de clase Arihant y clase Akula . [12] [13] Según se informa, la Armada rusa opera un transmisor ELF, ZEVS , ubicado al noroeste de Murmansk en la península de Kola en el norte de Rusia. [14]