Ouvidos subaquáticos por toda parte
(computer.rip)- Para entender o papel da Marinha dos EUA no acidente do Titan, é preciso considerar ao mesmo tempo o sensoriamento remoto subaquático e os limites do IUSS; a acusação de que a Marinha ocultou informações definitivas por 4 dias é pouco convincente
- Como a comunicação sem fio é difícil debaixo d'água, submersíveis de grande profundidade como o Titan se comunicam com o navio de apoio na superfície por modem acústico
- O SOSUS/IUSS começou como um arranjo de hidrofone baseado em cabos submarinos e evoluiu para um sistema usado tanto no monitoramento de submarinos da Guerra Fria quanto na pesquisa de vida marinha
- O som da implosão do Titan pode ter sido detectado e localizado nos dados do IUSS, mas, por causa do tamanho e da estrutura diferentes em relação a submarinos militares, é possível que a confiabilidade da assinatura acústica tenha sido baixa
- O fato de o ROV Pelagic Odysseus 6k ter encontrado destroços cerca de 5 horas após chegar ao local em 22 de junho é compatível com a possibilidade de uma posição de detecção da Marinha ter sido repassada à equipe de busca
Comunicação subaquática e as limitações físicas do som
- Submarinos e submersíveis são difíceis de detectar; isso é uma vantagem militar, mas em operações civis como turismo em águas profundas pode se tornar um problema de segurança
- A água do mar atenua rapidamente os sinais de rádio, e essa limitação permanece mesmo com frequências mais baixas
- Mesmo o sistema VLF da Marinha dos EUA só pode ser recebido quando o submarino está relativamente perto da superfície ou usa uma antena de fio próxima da superfície
- Sinais VLF penetram apenas cerca de 40 m na água do mar
- ELF penetra melhor, até algumas centenas de metros, mas o custo de construir e operar a infraestrutura é muito alto e a antena receptora é grande, então a Marinha dos EUA aposentou sua infraestrutura ELF em 2004
- Submersíveis como o Titan se comunicam com o navio de apoio na superfície por modem acústico
- Esse método é confiável, mas tem taxa de bits muito baixa, ficando praticamente restrito a mensagens de texto
- Tecnologia semelhante também é usada na exploração de petróleo em águas profundas, e é bem provável que o Titan tenha usado um produto comercial no enlace de dados
- Debaixo d'água, o som é o que melhor se propaga; ele alcança distâncias muito maiores do que acima da superfície e tende a ter condições ainda mais favoráveis em grandes profundidades
Sonar ativo e sonar passivo
- O método de detectar e estimar a posição de submarinos por meio do som é amplamente conhecido como sonar
- Na Primeira Guerra Mundial, um uso inicial representativo foi o de navios de guerra antissubmarino detectando submarinos logo abaixo deles por meio do eco refletido
- O método que emite som para receber o eco é o sonar ativo
- É eficaz para encontrar submarinos próximos
- Mas, ao emitir som, revela a presença do equipamento de sonar e, com capacidade de recepção suficiente, até sua posição pode ser exposta
- Como navios antissubmarino tinham o problema de denunciar sua própria presença aos submarinos ao redor, deixaram de usar sonar ativo regularmente relativamente cedo
- O método preferido é o sonar passivo, que escuta os sons naturalmente produzidos por veículos subaquáticos
- Com um hidrofone direcional, é possível ouvir o ruído da hélice de um submarino
- Ao girar o sensor e encontrar a direção de maior amplitude, obtém-se a marcação do submarino
- Esse princípio básico continua sendo central na caça a submarinos até hoje, embora os equipamentos de recepção sejam muito mais potentes e automatizados
- O silêncio acústico dos submarinos é alvo contínuo de uma corrida armamentista
- Uma das grandes fontes de ruído é a cavitação ao redor da hélice
- No passado, o desenho silencioso das hélices de submarinos modernos dos EUA era sigiloso, e diz-se que as hélices eram cobertas quando o submarino estava fora d'água
Da SOSUS ao IUSS: a rede de vigilância no fundo do mar
- Para garantir soberania marítima no longo prazo, é útil instalar hidrofones permanentes que funcionem como uma linha de defesa, além de navios ou boias lançadas por aeronaves
- Nos anos 1950, a AT&T projetou um sistema de vigilância submarina usando cabos submarinos e tecnologia eletrônica acústica
- Grandes arranjos de hidrofones eram instalados ao longo dos cabos no fundo do mar
- Os sons detectados eram exibidos em diagramas waterfall, e analistas distinguiam sons de vida marinha, fenômenos geológicos e embarcações com base em experiência e inferência
- Esse sistema ficou conhecido como SOSUS (Sound Surveillance System) e permaneceu secreto até 1991
- Foi um dos sistemas de inteligência militar mais importantes da Guerra Fria
- Como poucos integrantes da Marinha conheciam os detalhes, tripulações de navios às vezes achavam confusas e pouco confiáveis as mensagens curtas e sem detalhes vindas do SOSUS
- Na década de 1960, o SOSUS era composto por centenas de hidrofones individuais instalados em longos arranjos de cabos
- Os cabos se conectavam a instalações terminais costeiras de alta segurança
- A Marinha escondia essas instalações sob a explicação de cobertura de que serviam para trabalhos de pesquisa pouco definidos
- Nas décadas seguintes, computadores passaram a ser usados na detecção e classificação de assinaturas acústicas
- A automação inicial impulsionou P&D militar e da Bell Laboratories em processamento de sinais e correspondência de padrões
- Isso criou alguns dos primeiros precedentes do campo moderno de machine learning
- Com os avanços em computação e comunicações, tornou-se possível controlar remotamente os arranjos, reduzindo a necessidade de pessoal e levando ao fechamento de várias instalações terminais navais
- Em 1984, o SOSUS passou a se chamar IUSS (Integrated Underwater Surveillance System)
- A mudança refletia não apenas mais automação, mas também a incorporação de navios de superfície ao sistema
- No início, o USNS Stalwart e o USNS Worthy operavam como arranjos móveis do IUSS, ampliando a área de detecção ou refinando a posição de alvos suspeitos
- Após a desclassificação em 1991, o IUSS tornou-se um sistema de uso duplo, também empregado em pesquisa científica
- É uma das principais fontes de dados de hidrofones para a biologia marinha
- Hoje, o IUSS detecta e classifica automaticamente submarinos e baleias
Detecção de acidentes com submarinos e a busca pelo Titan
- É bem conhecido que sistemas de sonar passivo podem detectar acidentes com submarinos
- A perda do submarino soviético K-129 em 1968 foi detectada pelo SOSUS
- A estimativa de posição do SOSUS ajudou na operação de recuperação do K-129 pelo Hughes Glomar Explorer
- Em 1968, 4 submarinos foram perdidos com toda a tripulação, e os dados do SOSUS foram usados para localizar pelo menos 2 deles: o soviético K-129 e o americano Scorpion
- Estima-se que o Titan tenha desaparecido em 18 de junho, e ele foi encontrado no fundo do mar em 22 de junho
- Após a descoberta dos destroços, a Marinha afirmou que o IUSS detectou a implosão e estimou sua posição
- A acusação de que a Marinha sabia com certeza o destino do Titan e o escondeu por 4 dias não combina com a forma como o sensoriamento remoto funciona
- No sensoriamento remoto moderno em tempo real, a informação acionável vem em grande parte de sistemas de machine learning e classificação que reconhecem eventos relevantes em meio a grandes volumes de dados
- Esses sistemas precisam ser treinados com amostras de eventos naturais ou produzidos artificialmente
- Na inteligência naval, coletar assinaturas acústicas de embarcações modernas é um interesse central para que o IUSS as identifique corretamente
- Outra abordagem é a análise retrospectiva de dados antigos feita por humanos
- Mesmo eventos que a automação não classificou no momento podem ser detectados depois, quando surgem novas informações de assinatura
- Como no caso do balão de vigilância chinês, eventos passados podem ser identificados adicionalmente depois que informações de assinatura são coletadas
- O oceano está cheio de ruídos de vida selvagem, processos geológicos, navegação comercial e operações navais, o que dificulta para a Marinha investigar rigorosamente todos os sons subaquáticos
- Depois de saber do desaparecimento do Titan, é bastante provável que a Marinha tenha feito uma análise retrospectiva dos dados do IUSS em busca de sinais que pudessem indicar seu destino
- Ela pode ter detectado um som forte e estimado sua origem perto dos destroços do Titanic
- É provável que isso tenha ocorrido relativamente rápido após o primeiro relato do desaparecimento do Titan
Baixa confiabilidade, atraso na divulgação e o sistema de vigilância atual
- A primeira limitação é que o Titan era um submersível novo e de estrutura incomum
- A Marinha conhece parcialmente assinaturas acústicas de implosão por causa de submarinos militares perdidos acidentalmente e do submarino Sterlet, que em pelo menos uma ocasião foi deliberadamente torpedeado para registrar o som
- Mas o Titan tinha tamanho e estrutura muito diferentes dos de submarinos militares, então provavelmente havia grande incerteza para aplicar assinaturas acústicas conhecidas de perdas catastróficas
- O número total de casos de submarinos que implodiram debaixo d'água é muito pequeno, e não havia nenhum caso de tamanho e estrutura semelhantes aos do Titan
- No processo de busca e resgate, é preciso cautela ao divulgar informações incertas como “acredita-se que tenha sido perdido sem possibilidade de recuperação”
- Isso pode criar pressão pelo encerramento das buscas e atrapalhar a operação
- Pode piorar ainda mais a situação de familiares e conhecidos
- Houve um caso em que, depois de a Guarda Costeira anunciar a detecção de possíveis sons de batidas por outro sistema de sonar passivo, surgiram reportagens exageradas com base em uma assinatura acústica que muito provavelmente não tinha relação
- A acusação de que a Marinha escondeu informações de detecção da equipe de busca por razões de sigilo não bate com o cronograma da operação
- O SOSUS e suas capacidades já eram amplamente conhecidos pelo público havia décadas
- O local da busca ficava dentro de estimativas publicadas anteriormente sobre o alcance de detecção do SOSUS
- O primeiro equipamento de busca capaz de exploração em grande profundidade, o ROV Pelagic Odysseus 6k, chegou ao local na manhã de 22 de junho
- Cerca de 5 horas depois, encontrou os destroços
- Considerando que só a descida provavelmente já levaria mais de 1 hora, foi uma descoberta muito rápida em um ambiente submarino difícil
- Os destroços estavam perto do Titanic, mas o campo de destroços do Titanic é amplo, e vasculhá-lo por completo levaria horas
- É bastante provável que, quando o Odysseus começou a busca, já tivesse recebido da Marinha uma indicação sobre a possível posição da implosão
- A Marinha não escondeu informações por 4 dias; foi apenas nesse momento que a equipe de busca passou a ter equipamento capaz de confirmar na prática a possível detecção da Marinha
- Segundo a primeira reportagem do WSJ sobre a detecção do IUSS, a Marinha comunicou a descoberta imediatamente ao comandante da busca no local
- A Marinha pediu que não fosse divulgado o nome do sistema específico usado, citando preocupações de segurança nacional
- Isso também é compatível com o fato de sistemas sigilosos serem administrados sob vários nomes e com o histórico de o nome IUSS ter aparecido por engano várias vezes em relatórios não sigilosos durante o período de segredo
- Hoje o IUSS é um sistema menor do que no passado, mas, com a melhora tecnológica, o alcance de detecção pode ter aumentado em vez de diminuído
- Ele continua sendo um dos principais meios de detectar submarinos perto do litoral dos EUA
- Como submarinos são um dos principais vetores de armas nucleares, isso continua sendo uma preocupação importante
- O IUSS é um entre vários sistemas de detecção subaquática semiclandestinos usados pela Marinha
- O San Francisco Magnetic Silencing Range é um sistema separado, mas mede com magnetômetros subaquáticos o campo magnético de navios da Marinha que passam pelo Golden Gate
- Minas navais subaquáticas muitas vezes operam com magnetômetros, então a Marinha controla a magnetização do casco para que não ultrapasse certos limites
- Se ultrapassar o limite, é possível fazer a desmagnetização (degaussing) em um cais naval com instalações especializadas
- Um pequeno prédio no estacionamento do Marina Green era a instalação em terra desse sistema, e hoje o arranjo é totalmente controlado remotamente
1 comentários
Comentários no Hacker News
Não é sensato anunciar, durante uma operação de busca e resgate, que uma embarcação foi irremediavelmente perdida
No acidente do Titan, isso foi dito várias vezes nas redes sociais, mas não pegou bem, e as suspeitas de que a Marinha dos EUA teria escondido a detecção acústica da implosão pareceram estranhas
Qualquer pessoa que já tenha feito ao menos um pouco de análise de sinais sabe que a incerteza é muito grande, e a ideia de que seria possível identificar remotamente com certeza a destruição específica do Titan já era forçada desde o início
Mesmo que a Marinha tivesse 100% de certeza, ninguém gostaria que uma família interrompesse as buscas só porque alguém disse ter ouvido um som. Pessoas desaparecidas no mar devem ser procuradas até serem encontradas, ou até que a esperança razoável desapareça, e isso vale igualmente para bilionários
Isso me lembrou desta história: https://en.wikipedia.org/wiki/Toshiba%E2%80%93Kongsberg_scan...
A Toshiba não podia exportar para a União Soviética máquinas CNC de 9 eixos nos anos 1980, porque esse equipamento poderia ser usado, e provavelmente seria usado, para fabricar hélices de submarino ultrassilenciosas
Vídeo relacionado do Asianometry: https://www.youtube.com/watch?v=uaRyqAVIkwI
Dizia para que tipo de itens a máquina seria usada, certificava que ela não seria usada em atividades relacionadas a explosões nucleares, atividades do ciclo do combustível nuclear sem salvaguardas, nem no uso de armas nucleares, químicas ou biológicas, e que, para transferir os produtos fabricados ou a própria máquina para fora de determinados países, seria necessário obter o consentimento de um órgão econômico suíço; a sensação foi parecida
Este é um texto interessante que quase sempre vem à mente quando surge assunto de cabos, fundo do mar e submarinos: https://www.wired.com/1996/12/ffglass/
“Mother Earth, Mother Board” é um texto sobre a instalação de cabos submarinos e a história de como o planeta foi sendo cabeado
Versão sem paywall: https://archive.is/ICkHe
A música também é arrepiante de tão boa
Um pouco fora do assunto, mas com uma capacidade dessas, parece que daria para dizer bastante coisa sobre o que aconteceu perto das explosões do gasoduto Nord Stream
É razoável supor que os EUA mantenham esse tipo de detector também fora de suas próprias fronteiras, e já vi alegações nesse sentido: https://www.thenation.com/article/world/nord-stream-pipeline...
Ainda assim, acho que isso poderia ter sido feito por qualquer um com cerca de 300 mil dólares. ROVs de classe de trabalho capazes de instalar explosivos naquela profundidade são comuns em construção e manutenção submarina
Ao ver a parte dizendo que o projeto das hélices silenciosas dos submarinos americanos modernos é sigiloso e que elas são cobertas quando o submarino está fora d'água, fiquei me perguntando se seriam hélices toroidais ou hélices “sem ponta”
Esses projetos reduzem a turbulência e a cavitação: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Toroidal_propeller
Também há posts antigos no HN: https://news.ycombinator.com/item?id=34571282, https://news.ycombinator.com/item?id=33949895
Em especial, a hélice toroidal é eficaz contra o ruído de cavitação dos vórtices na ponta da hélice que ela tenta reduzir em hélices abertas
https://twitter.com/toughsf/status/1024083748407713792?lang=...
https://www.researchgate.net/publication/302920496_Numerical...
https://www.thedrive.com/the-war-zone/31708/veteran-sonarman...
https://www.globecomposite.com/blog/x-factor-columbia-class-...
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S209267821...
O texto diz que “o IUSS detecta e classifica automaticamente submarinos e wales”; será que os britânicos sabem disso?
O sonar ativo já voltou a ser usado na busca por submarinos há algumas décadas, então o conteúdo do texto está desatualizado
Navios antissubmarino modernos são equipados com sonar ativo rebocado de baixa frequência, e baixa frequência é necessária para obter longo alcance de detecção, porque altas frequências sofrem grande atenuação
Se você já viu notícias dizendo que sonar militar é perigoso para mamíferos marinhos, era justamente esse tipo de sistema. Ele injeta muita energia numa faixa de frequência que se propaga bem, e essa mesma faixa também é a mais útil para as baleias se comunicarem
Ex.: https://en.wikipedia.org/wiki/Sonar_2087
A cavitação é barulhenta, mas normalmente só acontece em velocidade máxima. O que de fato se ouve hoje em dia é algo mais próximo de ruído da planta do reator
Os submarinos de ataque americanos como os Virginia e Seawolf, e o futuro SSBN Columbia, parecem usar algum tipo de pump-jet externo. Não sei ao certo se ele é coberto fora d'água como as hélices tradicionais de antigamente
Mais precisamente, é um propulsor dutoado, uma evolução direta da hélice submarina clássica com integração de carenagem para aumentar a pressão e conjunto de pás fixas. Tradicionalmente, “pump-jet” implicaria um elemento de bomba centrífuga ou pelo menos algum mecanismo de vetoração
Coisas como o ducted fan do X-22 normalmente não são chamadas de jato, mas debaixo d'água parece que chamam assim
https://en.wikipedia.org/wiki/Bell_X-22
Esse também é o motivo de às vezes acontecerem coisas engraçadas em exercícios navais conjuntos. Por exemplo, o HNLMS Walrus já “afundou” o USS Theodore Roosevelt e outros, saindo ileso e deixando os americanos bastante constrangidos
É pelo mesmo motivo que os submarinos híbridos a diesel da Suécia são quase impossíveis de detectar. Quando se movem com bateria, quase não há ruído de planta além de uma ou duas bombas de refrigeração, e são tão silenciosos que outras marinhas até os alugam para treinamento
Também acho sem sentido a explicação de que a Marinha depois voltou a ouvir as “fitas”. Estão dizendo que operam sistemas computadorizados de classificação há décadas, mas que um arranjo de escuta extremamente sensível não conseguiu detectar uma implosão de alta energia que soaria totalmente diferente de qualquer outra coisa
Cameron disse que amigos seus na Marinha contaram que ouviram o som da implosão muito rapidamente, e o simples fato de a telemetria ter sido perdida ao mesmo tempo que as comunicações já confirmava o que eles provavelmente sabiam. A telemetria vem de um vaso de pressão externo separado; se ele silenciou, isso significa que foi destruído, e a única causa plausível é a implosão do submersível
A parte de que, por causa da estrutura incomum, não dava para reconhecer aquilo como implosão é pura especulação
O primeiro pensamento que tive sobre por que a Marinha dos EUA demorou para dizer oficialmente que tinha ouvido o som da implosão foi este
No amplo mundo da inteligência americana, especialmente quando combinada com SIGINT escutando canais internos de comunicação da Rússia ou da China, talvez quisessem não mostrar suas cartas e ouvir quem mais relataria ter escutado algo quando ocorre um evento relativamente próximo das águas dos EUA, como a implosão do Titan
Seria uma espécie de jogo sofisticado de contrainteligência, porque isso poderia dar uma ideia de quem mais instalou equipamentos de escuta subaquática perto dos próprios equipamentos deles. Não tenho certeza, mas esse foi meu primeiro pensamento, e achei o texto muito interessante
Desde o desaparecimento do MH370, continuei curioso sobre isso. Se um avião cai no mar, será que houve um grande som de impacto na água que valesse a pena ouvir, em comparação com ruídos de superfície como as ondas? Havia hidrofones naquela região? Com processamento de sinal suficiente, teria sido possível localizar a posição desse som? Será que já fizeram tudo isso, mas quem fez não pode falar?
O MH370 poderia estar em algum ponto de uma área marítima muito maior, então encontrá-lo é muito mais difícil. Ainda assim, parte dos destroços já foi encontrada [1], e isso foi usado para estimar o local da queda (35.6°S 92.8°E)
[1]: https://en.wikipedia.org/wiki/Malaysia_Airlines_Flight_370#M...
https://youtu.be/kd2KEHvK-q8?t=435
https://www.google.com/search?q=MH370%20acoustic