Военно-морские силы разрабатывают высокоустойчивую подводную гидрофонную систему, работающую от температуры океана
Военно-морская аспирантура (NPS) помогла разработать автономный подводный поплавок, который может отслеживать и передавать океанографические и подводные акустические данные практически бесконечно и в режиме реального времени. Известный как Persistent Smart Acoustic Profiler (PSAP) Voyager, он питается от разницы температур в океане, обеспечивая достаточно энергии для работы его приборов гораздо дольше, чем другие беспроводные подводные подслушивающие гидрофоны, которые в настоящее время эксплуатируются. Такое нововведение может иметь большие последствия для подводного зондирования и обнаружения.
Такие возможности, как PSAP Voyager, могут оказаться вдвойне полезными, если их использовать в тактических целях в то время, когда флот ВМС США затмевается ВМС Народно-освободительной армии Китая (PLAN). Предоставление высокогибкой и быстроразвертываемой гидрофонной системы, которая может существовать в течение длительного времени без какой-либо инфраструктуры, может оказаться бесценным в этом контексте.
На этой неделе ВМС объявили о достижении PSAP Voyager. Ни служба, ни Seatrec, производитель, не ответили на вопросы о дроне к крайнему сроку TWZ в четверг.
По данным компании, которая в 2022 году сотрудничала с NPS в рамках проекта Voyager, PSAP Voyager вырабатывает достаточно электроэнергии посредством «теплового преобразования энергии океана» для питания бортовых вычислительных мощностей, необходимых для обработки массивов данных, полученных с помощью его пассивной акустики.
«Способность нового PSAP Voyager генерировать электроэнергию превосходит возможности предыдущих поколений автономных профилирующих поплавков, которые были ограничены мощностью аккумулятора, и позволяет собирать акустические данные в режиме реального времени в любой точке мирового океана практически неограниченно долго», — заявила компания в прошлом месяце.
Испытания PSAP Voyager у Гавайев в конце прошлого года дали массу океанографических и пассивных акустических данных, которые сейчас изучают студенты NPS, изучающие подводную войну, метеорологию и океанографию. В заявлении ВМС не говорится, будет ли Voyager введен в эксплуатацию в ближайшее время.
Остается неясным, полагаются ли уже подводные силы наблюдения ВМС на такое преобразование тепловой энергии для какой-либо из своих систем, и эта молчаливая служба, как правило, скрывает свои возможности. На веб-сайте Seatrec указано, что она работает над проектами по сбору тепловой энергии для «маломощных арктических датчиков и передачи данных» для Управления военно-морских исследований (ONR), а также над долговременными, быстропрофильными поплавками для футуристического Агентства перспективных исследовательских проектов в области обороны (DARPA) Пентагона.
Такая система, как PSAP Voyager, может оказать большую помощь сообществу подводных войн, когда речь идет о
постоянном подводном наблюдении. Хотя остается неясным, на какое расстояние PSAP Voyager может передавать свои данные или как он это делает, экипажи, вероятно, могли бы сбрасывать гидрофоны в разных местах, что позволило бы ВМС отслеживать подводную активность без необходимости регулярного обслуживания системы судном, подводной лодкой или дроном или без сложной инфраструктуры на морском дне.
«Пассивное акустическое прослушивание имеет множество оперативных и исследовательских применений в ВМС», — сказал в своем заявлении в прошлом месяце Джон Джозеф, главный исследователь и научный сотрудник NPS. «Автономность и большая продолжительность работы PSAP Voyager от Seatrec предоставляют беспрецедентную возможность собирать акустические данные в режиме реального времени в течение очень длительных периодов в отдаленных районах без расходов и логистического хвоста поддержки со стороны кораблей».
Традиционные гидрофоны размещаются в буксируемом массиве и протаскиваются подводной лодкой или надводным кораблем по воде. Другие размещаются на глубине кораблем или размещаются на морском дне и подключаются через оптоволоконный кабель к береговым станциям. Но для таких развертываний требуются специальные суда и другая инфраструктура для поддержания этих миссий.
«Теоретически PSAP может быть развернут один раз, передавать свою акустическую информацию удаленным операторам в режиме, близком к реальному времени, в течение неограниченного периода времени без необходимости извлечения для выгрузки данных… замены батарей или хранилища данных или замены», — сказал Джозеф. «Эти характеристики значительно сокращают затраты на жизненный цикл непрерывного акустического мониторинга».
Прибытие PSAP Voyager произошло в то время, когда ВМС в последние годы вкладывали деньги в беспилотные подводные аппараты и буи, а также в сетевую коммуникацию и инфраструктуру обмена данными для поддержки расширенного мониторинга изменений окружающей среды в Арктике. Но помимо таких научных потребностей, подобные системы также могли бы помочь ВМС отслеживать противников во все более стратегическом регионе.
Военно-морской флот также стремился разработать другие фиксированные, постоянные, глубоководные активные системы противолодочного наблюдения. Хотя служба не предоставила много подробностей о таких усилиях, Affordable Mobile Anti-Submarine Warfare Surveillance System (AMASS) будет включать большие гидроакустические массивы, прикрепленные к буям, которые корабли могли бы сбрасывать в океан из стандартного грузового контейнера.
Между тем, в последние годы Китай также разработал подводные сенсорные сети, которые, по словам Пекина, предназначены для научных целей, но могут использоваться для отслеживания активности иностранных подводных лодок в Южно-Китайском и Восточно-Китайском морях.
Как ранее сообщал TWZ, китайский план предусматривал размещение на дне океана ряда неуказанных датчиков. Но в отличие от PSAP Voyager, эти датчики должны были быть подключены через оптические кабели к объекту мониторинга и обработки в Шанхае. Устройства смогут обеспечивать «наблюдения в реальном времени, с высокой четкостью, несколькими интерфейсами и трехмерные наблюдения», сообщил государственный канал CCTV в 2019 году. Во время холодной войны у США была строго засекреченная сеть гидрофонов SOSUS на морском дне по всему миру, и элементы этой программы теперь используются для научных исследований. Подобные модернизированные системы остаются и работают в рамках засекреченных программ сегодня.
Несмотря на это, возможность того, что буи, основанные на технологии PSAP Voyager, смогут помочь ВМС быстро развернуть постоянные подводные сети прослушивания там, где они необходимы, явно является весьма многообещающим предложением.
О том, как система передает данные: «Поплавок PSAP оснащен антенной, которая может связываться со спутниками Iridium, когда он находится на поверхности».
О его движении: «Поплавок PSAP имеет плавучий двигатель, который может перемещать поплавок вверх и вниз в океане. Плавучий двигатель может изменять объем поплавка, надувая/сдувая внешний пузырь (как воздушный шар). Хотя вес PSAP остается прежним, увеличение/уменьшение его объема сделает его легче/тяжелее морской воды, и, следовательно, будет перемещаться вверх и вниз».
«PSAP может получать команду от операторов через спутниковую связь. Оператор может дать команду PSAP погрузиться на любую глубину от поверхности до 1000 метров, известную как глубина парковки. Время парковки также может быть указано до выхода на поверхность для передачи данных на спутники и получения следующей команды. Например, PSAP передает нам данные каждые шесть часов».
«В настоящее время он запрограммирован на погружение на глубину 700 метров (погружение с поверхности на глубину 700 метров занимает около 2 часов), стоянку на глубине 700 метров в течение примерно 2 часов и возвращение на поверхность (еще 2 часа). Во время стоянки пассивный акустический гидрофон включается дважды, примерно на 10 минут каждый период прослушивания. Данные обрабатываются на борту Linux-компьютера внутри поплавка PSAP, а затем обработанные данные передаются на спутники для дальнейшего анализа».
«Для PSAP Voyager есть два основных прорыва, которые стали возможными благодаря поплавку InfiniTE TM от Seatrec : 1) сбор энергии из разницы температур в океане для обеспечения длительной автономности и постоянного мониторинга и 2) обработка данных на борту для значительного уменьшения размера данных, что позволяет передавать спутниковые данные и составлять отчеты практически в режиме реального времени».
Читайте нашу главную страницу — Взгляд в будущее, Инновации, Технологии, Наука, Новые открытия, Изобретения