Ökad transparens i haven

Ny tekniker gör det lättare att upptäcka ubåtar – men inte i alla vatten.
Militärt fartyg på havet
Vad döljer sig under ytan? Marinens radarspaning och ubåtar som försöker undvika upptäckt befinner sig i konstant kapprustning.

Vad handlar artikeln om?

Obemannade robotfarkoster, ny sensorteknik och tung datoranalys kan göra det svårare för ubåtar att undgå upptäckt. Det kan få säkerhets-politiska konsekvenser.

Ur Technology Quarterly, The Economist, 29 januari 2022, översatt av InPress. ©2022 The Economist Newspaper Limited. Alla rättigheter förbehållna.

De brittiska öarnas klippiga västkust, piskad av grymma hav och bistra vindar, har upplevt ett och annat maritimt mysterium. Men den lilla strandade farkost som kustbevakningen på Tiree, den västligaste ön i de inre Hebriderna, fick rapport om i oktober 2020, var särskilt märklig. Den hade inga markeringar, sände inte ut några identifierbara signaler och saknade belysning.

När bilder hade lagts ut på internet identifierades det dock snabbt som en ”Wave Glider”. Där syntes nämligen att objektet hade surfingbrädans distinkta form och var utrustat med solpaneler. Det var alltså en obemannad ytfarkost, USV, byggd av Liquid Robotics, ett kaliforniskt företag ägt av flygplansjätten Boeing. USV:erna utvecklades ursprungligen för att lyssna till knölvalars läten. Men deras förmåga att långsamt förflytta sensorer över havet (tack vare en genial teknik som omvandlar vågrörelser till framåtdrivning) har medfört att både forskare och flottor har använt dem på alla möjliga sätt. Hittills har man sålt över 500 stycken.

Djupgående ubåtar svårupptäckta

Och det är inte bara valar som de avlyssnar. När Liquid Robotics kontaktades angående de Wave Gliders som hade hittats inte bara vid Tiree, utan även vid Lewis i yttre Hebriderna, Unst i Shetland och vid kusten i grevskapet Donegal i nordvästra Irland, var den enda kommentaren att ägarna skulle underrättas. Men det är känt att Wave Gliders användes 2016. Då i samband med en övning för att upptäcka och spåra en ubåt från Royal Navy. Och Storbritanniens kärnvapenbestyckade ubåtar passerar samma kuster när de styr mot öppet hav från basen i Faslane, nära Glasgow.

Wave Glider under vattenytan
Wave Glidern förvandlar vågrörelser till framåtdrivning. Denna obemannade, tysta ytfarkost används därför för att avlyssna havsdjupen med sensorer. Foto: Courtesy Liquid Robotics

Svårigheten att upptäcka ubåtar som befinner sig i havens djup är en grundläggande princip för modern kärnvapenavskräckning. USA, Storbritannien, Kina, Frankrike, Indien, Israel och Ryssland agerar utifrån vetskapen att även om en kärnvapenbestyckad motståndare skulle kunna förstöra deras landbaserade styrkor i ett första anfall, skulle den inte kunna utplåna ubåtarna. En djupgående ubåt kan inte ses på långt håll. Ljuset är nästan omöjligt att upptäcka på mer än ett par hundra meters djup. Radiovågor är ännu sämre på att upptäcka ubåtar, vilket gör att undervattensradar är en omöjlighet. Dagens ubåtar kan vara anmärkningsvärt tysta. Det ljud de ger ifrån sig är mindre än en miljondel av det oväsen som de första ubåtarna åstadkom.

Då återstår aktiv sonar. I stället för att försöka fånga upp ljud från sitt byte avger sonar läten som är utformade för att studsa mot bytet. På så sätt kan man lokalisera en ubåt med tillräcklig exakthet för att också kunna attackera d. Men räckvidden är begränsad, och ljudet blir förvrängt och försvinner på grund av förändringar i tryck, vattentemperatur och salthalt.

Därför anses vapen på ballistiska missilubåtar, SSBN:er, kunna användas för vedergällning även om en första attack har ödelagt allt annat. Syftet med denna garanterade förmåga till militärt gen­svar är att hålla avskräckningen stabil.

Haven blir trasparenta?

I USA:s senaste översyn av kärnvapenpolitiken drogs slutsatsen att ”det inte finns några kända trovärdiga hot på kort sikt mot den amerikanska SSBN-styrkans överlevnadsförmåga”. Men vad som gäller på kort sikt, eller för den delen är trovärdigt, ligger i betraktarens öga. 2020 konstaterade en expertpanel sammankallad av National Security College vid Australian National University att ”det under de flesta omständigheter åtminstone är sannolikt att haven kommer […] att bli transparenta till 2050-talet”. Framväxten av tekniker som gör det svårare att gömma sig över vågorna – fler och mer kraftfulla sensorer och mer effektiva sätt att analysera den data de genererar – påverkar också läget under vattnet.

Framväxten av tekniker som gör det svårare att gömma sig över vågorna påverkar också läget under vattnet. Exempelvis fler och mer kraftfulla sensorer och mer effektiva sätt att analysera den data de genererar.

För att hota en ubåt måste man först upptäcka den och sedan spåra den. Sedan 1980-talet har USA och dess allierade förlitat sig på grupper av hydrofoner i ett så kallat Fixed Distributed System, FDS. Systemets sensorer, som har sina fästen vid havsbotten, flyter på ett ”kritiskt djup” där de är fredade från externt buller. Samtidigt kan de dock tydligt uppfatta de svaga ljuden från en ubåt som passerar ovanför. USA har nu FDS-system i både Atlanten och Stilla havet. Och därtill fartyg, ubåtar och flygplan som kan spåra det som undervattenssensorerna upptäcker.

Owen Cote, ubåtsexpert på MIT, säger att sådan avlyssningsutrustning än så länge är den enda verkligt effektiva metoden för att upptäcka en mycket tyst ubåt. Nackdelen är att systemen har ganska kort räckvidd och inte kan söka av hela havsbassänger. De täcker bara trånga sund, som dem mellan Grönland och Island och Island och Storbritannien, eller infarterna till Filippinska havet.

Sonardatorerna blir allt mindre

För att kunna spåra farkoster som har upptäckts med FDS-teknik krävs utrustning som kan bogseras efter fartyg. Om det fanns fler sådana apparater skulle de kunna upptäcka mer på egen hand. De sensorer som används har förbättrats avsevärt, enligt den tidigare ubåtsmannen Bryan Clark, numera verksam vid tankesmedjan Hudson Institute i Washington. Nya ”vektorsensorer” mäter vattenmolekylernas hastighet och acceleration. De får därigenom ut mer information ur en ljudvåg än en hydrofon som bara kan känna av tryckförändringar. De signalbehandlingssystem som krävs för att urskilja en ubåtspropeller i havets brus utvecklas ännu snabbare.

De blir också allt mindre. Ken Perry är pensionerad konteramiral och vice ordförande för Connecticut-baserade ThayerMahan, som bygger plattformar för sjöövervakning. Han minns en tid då sonardatorerna var så stora och tröga att ubåtsmännen värmde sitt kaffe på dem. Att driva dagens datorer kräver lika många solpaneler som ryms på en surfbräda. Ändå är de tillräckligt kraftfulla för att kunna överföra den information de genererar. Därav intresset för exempelvis Wave Glidern och ThayerMahans avsevärt större USV:er. Den senare har tio gånger större lastkapacitet och rör sig betydligt snabbare.

”Ocean of things”

En flotta av USV:er som bogserar olika sorters utrustning skulle kunna täcka miljontals kvadratkilometer hav för ”en bråkdel av vad en enda fregatt eller ubåt kostar”, säger Perry. Hans företag har testat konceptet i övningar tillsammans med USA:s flotta. Den avdelning hos Pentagon som har till uppgift att tänja på de tekniska gränserna, Darpa, arbetar på ett projekt kallat ”Ocean of Things”. Detta skulle småningom kunna innehålla tusentals ”billiga flytkroppar … ett distribuerat, kringdrivande sensornätverk”. Så småningom hoppas man kunna koppla armador av hydrofoner till ett större sensornätverk. Inklusive fasta anordningar, sonarbojar nedsläppta från luften och autonoma undervattensfordon – drönarubåtar.

I ett annat Darpa-projekt utvecklar man nya sätt att följa upp upptäckter. 2016 tog Darpa fram USV:n Sea Hunter, en robotprototyp framtagen för att helt självständigt kunna jaga en ubåt i tusentals kilometer, samtidigt som den undviker att kollidera med annan sjötrafik. Sådana farkoster är betydligt större än de flesta ytdrönare. Men mycket mindre och avsevärt mycket billigare än en fregatt med besättning. I teorin skulle man kunna sätta in dessa i ganska stora antal och på omstridda vatten.

Havsbottnens geografi är viktig för sjöstridskrafterna. I Nordatlanten har USA fördelen att kunna lägga kablarna till sina övervakande sensornätverk på mycket djupt vatten. I Sydkinesiska havet är det så grunt att kablar ofta skadas av fiskefartyg, vilket gör dem sårbara. Foto: Mcsn Hunter Day/US Navy HandoutTT

Ogästvänligt för ubåtar

Ett hav fullt med sensorer och spårningsrobotar skulle definitivt vara en mer ogästvänlig plats för ubåtar – åtminstone de som inte tillhör USA eller dess allierade. Bara en stormakt kan översvämma världshaven med sådan utrustning. För de flesta, säger ubåtsexperten Owen Cote, ”är haven svårgenomträngliga och kommer förmodligen att fortsätta vara det”.

Att ändra på det skulle kräva ny teknik som kompletterar den befintliga. Forskning pågår när det gäller att detektera magnetiska störningar och mycket svaga vågor, hitta kemikalier och avslöjande strålning, och att pricka mål med lasrar som är inställda på de blågröna våglängder som bäst penetrerar havsvatten. Vissa av dessa tekniker fungerar bäst under vatten. Bilder på märkliga tillbehör för ubåtssensorer av olika slag väcker diskussioner i undervattens­inriktade forum på internet. Flygande drönare skulle kunna använda andra tekniker, som därför skulle få större användning om det fanns fler sådana drönare. Men de korta räckvidderna fortsätter sannolikt att vara ett problem oavsett vilken teknik man väljer. Och den fundamentala utmaningen kvarstår: att lyckas skilja signaler från brus i stora, komplexa hav.

Och ubåtarna kan slå tillbaka, konstaterar David Blagden vid University of Exeter. En ubåt som lämnar hamnen kan ”avlusa” sig själv från efterhängsna USV:er genom att använda en så rudimentär metod som en bogserbåt och ett nät av rep. Om kölvattensdetektering skulle nå framgångar, kan ubåtarna helt enkelt bege sig till vatten där vågorna går högre. Andra ubåtar eller drönare skulle kunna blockera överföringarna från USV:er till satelliter eller närliggande krigsfartyg.

Svårt för kinesiska ubåtar att smyga

Den sistnämnda taktiken är ett ständigt återkommande problem för ubåtsbekämpning. Haven komplicerar inte bara informationsinsamling, de gör det också svårt att föra informationen vidare. Sensorer som tillbringar all sin tid under vatten måste antingen vara fast anslutna till kablar eller kommunicera med hjälp av akustiska modem som är långsamma, otympliga och har begränsad räckvidd. Det är en flaskhals för system som försöker använda undervattensdrönare.

Behovet av kablar på havsbotten gör geografin viktig. Marinstyrkorna kämpar ovanför den havsbotten de har, inte den de skulle vilja ha. I Nordatlanten har USA fördelen att kunna lägga sina kablar på mycket djupt vatten – omöjliga att nå för alla utom högspecialiserade ubåtar – och därifrån upp på en kontinentalsockel som stiger brant mot allierat territorium. Om Kina däremot skulle vilja bygga upp ett sonarnät i Filippinska havet, skulle landet behöva dra fiberoptiska kablar över hela Sydkinesiska havet. Där är det på vissa ställen så grunt att  fiskefartyg ofta skadar undervattenskablar. Sådana kablar skulle vara sårbara för attacker från utländska flottor.

Därför kan det bli svårt för Kina att hindra ubåtar från att närma sig landets kuster. Och sonarsystem vid trånga passager som Luzonsundet skulle kunna göra det svårt för kinesiska ubåtar att smyga ut på öppet hav. Båda dessa begränsningar skulle vara till nackdel för Kina i krig. Men de skulle inte göra dess ballistiska missilubåtar oanvändbara. Den sortens ubåtar måste inte kunna smyga runt oupptäckta i alla hav. De behöver bara ett område inom räckvidd för sina tänkta missilmål, men utom räckvidd för andra flottor och deras sensorer, kallat en ”bastion”. Det är svårt nog att se igenom ett hav som man har full tillgång till. Att försöka blicka genom vattenmassor som du är utestängd ifrån, är dålig sikt på en helt annan nivå.

99 %

av den datatrafik som korsar världshaven färdas genom undervattens-kablar.

Artikeln

Världen Om förklarar

Darpa, Defense Advanced Research Projects Agency, är en amerikansk försvarsmyndighet som sysslar med avancerad, framtidsinriktad forskning. Darpa utvecklade bland annat Arpanet, föregångaren till dagens internet.

Läs vidare

Ken Perry
Ken Perry är pensionerad konteramiral och arbetar med havsövervakning vid ThayerMahan. Foto: ThayerMahan

80%

Ocean of Things skulle kunna bestå av tusentals flytkroppar och bilda ett distribuerat sensornätverk.

Läs också

Sångerskan Billie Eilish i galaklänning på årets Met-gala

Extra allt

Minimalismen är död. Nu längtar vi efter glitter och glamour. Men festen hotas av varubrist och höga elräkningar.

Läs mer