Vehículos Submarinos no Tripulados, el nuevo dominio del mar

(defensa.com) Por José María Navarro

El fondo marino es el último entorno militar discreto y los submarinos son los únicos que pueden operar casi con total sigilo. A los convencionales se suman un gran número de vehículos no tripulados, cada vez más capaces y con nuevas misiones, reflejo del nuevo interés por el dominio del mar como campo de batalla.

A diferencia de los vehículos aéreos no tripulados que ocupan titulares en los medios de comunicación, los submarinos pasan casi desapercibidos fuera del entorno de seguridad y defensa. Antes de adentrarnos en siglas y categorías precisaremos de qué estamos hablando. Los vehículos no tripulados submarinos UUV (Unmanned Underwater Vehicles)  son capaces de operar bajo el agua sin ocupante a los mandos. Por un lado están los conocidos ROV (Remotely-operated Underwater Vehicles), que son manejados a distancia por un operador humano, y los AUV (Autonomus Underwater Vehicles) que operan de forma autónoma, constituyendo una suerte de robot. En este momento se emplea el término vehículo marítimo no tripulado, o UMS (Unmanned Maritime System), entre los que tenemos los vehículos de superficie no tripulados USV, como el conocido Protector de Rafael, y los UUV, que será de los que nos ocuparemos en este texto.

En sus inicios, los ROV fueron empleados como blanco para entrenamiento de buques y submarinos, pero después se los comenzó a usar contra la amenaza de las minas, para investigación o para la colocación de equipos submarinos diversos (payload delivery) relacionados a menudo con la guerra electrónica submarina.

Cuando la tecnología permitió desconectarlos del buque nodriza y de su operador, se convirtieron en UUV y empezaron a emplearse en misiones cada vez más complejas. Aunque destacan en la lucha contra minas (MCM) localizando, identificando y destruyéndolas, muchos ejércitos han encontrado nuevas áreas donde resultan atractivos, estableciendo requerimientos para estas misiones. Entre ellas están la guerra submarina (ASW), la guerra contra elementos de superficie (ASuW), la inteligencia, vigilancia y reconocimiento (ISR), la guerra electrónica (EW), el apoyo de fuerzas especiales navales, así como la seguridad portuaria y la protección de la fuerza. La idea tras esta tendencia es la de alejar el peligro del personal naval en la guerra contra minas, pero también explotar la discreción y el sigilo de estos vehículos.

La tecnología submarina es un área altamente sensible y sus secretos son deseados por países y empresas, por lo que no sorprende que sea uno de los principales objetivos del espionaje y dominando la US Navy este tema durante décadas no sorprende que sea la más espiada. No hay muchas empresas en el mundo capaces de desarrollar soluciones en éste área y entre las más conocidas están International Submarine Engineering (ISE), Bluefin Robotics, Teledyne Gavia o la noruega Kongsberg Maritime. Por último, los UUV se han beneficiado de los recursos privados que las empresas del sector petrolero o del gas han destinado para su desarrollo, empleándolos para reconocer el terreno donde realizar prospecciones o instalar conducciones submarinas.

Evolución de los vehículos no tripulados submarinos
Los primeros ROV estaban formados principalmente por estructuras metálicas a las que se adosaban los sistemas de propulsión, navegación y de observación, por lo que su diseño era funcional y poco estilizado. Sin embargo, la mayoría de UUV actuales se basan en la forma de un torpedo, es decir, una sección tubular de mayor o menor diámetro y longitud, principalmente de aluminio, con la unidad propulsora en la parte posterior y diferentes elementos móviles en el exterior para maniobrar, encontrando sistemas de longitud pequeña o enorme de más de 10 m. El diámetro también varía, estando algunos adaptados al empleo desde tubos lanzatorpedos de buques y submarinos o para facilitar su logística a bordo, siendo la medida de 21 pulgadas de diámetro una de las más empleadas en diseños grandes.

Por ejemplo, Saab tiene una familia de UUV denominada AUV62, que tiene 21 pulgadas de diámetro y 4,7 m. de largo, para actuar como señuelo en entrenamientos submarinos (versión AT) o para reconocimiento de minas o REA (versión MR). Puede comunicarse tanto en superficie como en inmersión con su buque nodriza usando WLAN o transmisiones por satélite y bajo el agua con un Hydro Acoustic Link. En mayo de este año, el Naval Research Laboratory (NRL) de la US Navy anunció la compra de 5 UUV Bluefin 21 para su programa Black Pearl, un programa por el que la Marina se dotará de un UUV con 21 pulgadas de diámetro con capacidad de navegación GPS/INS/DVL, baja firma acústica y autonomía energética para operar 24 horas a 400 m. de profundidad para la lucha a distancia contra minas y submarinos.

La mayoría tiene una construcción modular y multimisión que permite incorporar diferentes sensores según la tarea, ya que, igual que los sistemas aéreos y terrestres no tripulados, un UUV es, en última instancia, una plataforma a la que adherir sistemas según el trabajo a realizar. Entre los sistemas están los de navegación y comunicación del vehículo en el mar o fuera de él y, dadas las peculiaridades del entorno submarino para la radiofrecuencia, estos son muy complejos y se han beneficiado de las herramientas de procesamiento de datos más actuales. Encontramos brújulas, sensores de presión para calcular la profundidad, magnetómetros, termistores y, sobre todo, diversos tipos de sonares más o menos complicados, algunos con capacidad sintética, en cuya complejidad técnica no profundizaremos. Unos toman una posición conocida por GPS antes de sumergirse y son capaces de navegar partiendo de ella, pero otros no la necesitan, empleando sistemas inerciales y acelerómetros para calcular el rumbo. Hay modelos capaces de evitar obstáculos y realizar rutas siguiendo puntos preestablecidos.

Para desplazarse emplean motores eléctricos con los que mueven hélices o propulsores, empleando baterías recargables cada vez más modernas o células de combustible, en el caso de los más grandes, lo que aumenta su autonomía, aunque también la complejidad. Deben ofrecer gran autonomía, el menor peso posible y ser compatibles con el entorno salino y húmedo. Por ejemplo, el ARCS de ISE se ha probado con una célula de combustible capaz de generar 60 kwh, consiguiendo una autonomía de 35 horas. En términos de diseño, la mayoría pueden ser dotados de sistemas de misión específicos para cada tarea, ya sean sensores de investigación medioambiental, para localización de minas, colocación de cargas, remolcar sensores; o portar armamento. Incluso se convierten en un arma guiada desechable, constituyendo una categoría denominada a menudo MDV (Mine Disposal Vehicle). Otra opción es diseñar vehículos que puedan hacer más tareas, en lugar de tener un gran número de sistemas para misiones concretas.

Categorías y diseños
Existen diferentes criterios para clasificar los UUV, atendiendo a tamaño, autonomía, profundidad u otras variables. Según su grado de autonomía, tenemos los ROV que suelen estar conectados al exterior por un cordón umbilical que incluye señales de operación, retorno de vídeo e incluso la electricidad para su funcionamiento, y los AUV, que son básicamente robots capaces de moverse y realizar tareas sin intervención de un operador humano. Algunos ROV tienen capacidades que los posicionan más cerca de los UUV, denominándolos SAROV o Semiautónomos ROV. Atlas Electronik tiene el Seacat, que opera con o sin cable umbilical, y el Seafox (empleado en el bloqueo naval a Libia) que, en su versión C, es desechable y se guía autónomamente hasta un objetivo preestablecido, como una mina y activa una carga contra este. Los Double Eagle MkII y MKIII de Saab han sido presentados recientemente con versiones semiautónomas.

Atendiendo al tamaño, por ejemplo, la US Navy clasifica los UUV en cuatro categorías, dependiendo del peso, diámetro del casco y volumen de carga. Están los muy pequeños o portátiles: entre 7,62  y 22,86 cm. de diámetro, peso inferior a 45 kg. y menos de 7 l. de capacidad de carga. Los ligeros, con un diámetro en torno a 32,385 cm., peso de unos 226 kg. y entre 28,3 l. y 84,9 l. de capacidad de carga. Los pesados tienen un diámetro de 53,34 cm. (el del tubo de torpedos), menos de 1.360 kg.de peso y entre 113,2 l. y 169,9 l. de volumen de carga. Por último, los grandes tienen un diámetro superior a los 91,44 cm. y hasta 9.071 kg., y entre 424,7 l. y 849 l.

Un ejemplo de familia es el REMUS (Remote Enviromental Monitoring Unit System) de Kongsberg, que incluye versiones de pequeño tamaño, como la 100 (MK-18 Mod 1 Swordfish en la US Navy), empleado en aguas muy poco profundas. El siguiente es el 600 (MK-18 MoD 2 Kingfish), utilizado para mayores áreas y profundidades y con más sensores, que tiene una batería de iones de litio de 5,2kw/h., que le da una autonomía de 70 horas a profundidades de hasta 1.970 pies. Por encima de ellos está el Hugin 1000, capaz de sumergirse a 1.000 m. y que porta sensores como el sonar interferométrico, electro ópticos avanzados, analizadores de turbidez y ecosondas.

Los de mayor tamaño tienen ventajas en autonomía y capacidad de carga de sistemas, pero poseen una mayor complejidad logística, requiriendo buques o medios de izado específicos. Uno de los de mayor tamaño es el Sea Maverick estadounidense, de nada menos que 48 pulgadas de diámetro y una velocidad de 15 nudos en inmersión. No puede ser desplegado desde ningún tubo lanzatorpedos, por lo que requiere un buque específico y es usado como relé de comunicaciones por satélite por diversas agencias estadounidenses. Los UUV de mayor tamaño están siendo también considerados para monitorizar por largos períodos de tiempo las rutas de submarinos. Por el contrario, los pequeños pueden ser operados por una o dos personas, lo que permite desplegarlos desde lanchas y recuperarlos manualmente, además que pueden ser transportados por medio mundo como paquetes comerciales y utilizados desde buques de oportunidad, que no tienen porqué ser militares.

También podríamos clasificarlos según la profundidad a la que pueden operar. El Hugin de Kongsberg o el Explorer de ISE alcanzan profundidades de hasta 3.000 m. Otra variable clave es el tiempo de inmersión, que dependerá básicamente del tipo de UUV y su misión. Por ejemplo, la US Navy quiere tener en 2.017 UUV que puedan estar 70 días sin repostar.

Otras modalidades
Hay un tipo de UUV, denominado glider o planeador, que para desplazarse cambia su flotabilidad e inclinación para aprovechar las mareas y corrientes, convirtiendo el movimiento vertical en horizontal gracias a superficies móviles. Consumen muy poca electricidad, pudiendo estar meses cruzando océanos enteros. Están programados para recolectar información y salir periódicamente para enviar los datos por satélite. Uno es el Seaglider de iRobot, que ha sido considerado por la US Navy para su proyecto Persistent Littoral Undersea Surveillance Network (PLUSNet). El Littoral Battlespace Sensing-Glider de Teledyne Brown Engineering funciona así recopilando datos oceanográficos durante 30 días.

Otros se comportan como boyas subacuáticas, permaneciendo en una zona concreta del mar recopilando información durante mucho tiempo o vigilando zonas de litoral u oceánicas concretas, esperando a que un submarino pase cerca. Algunos pueden operar bajo el hielo polar de forma prolongada, como el Theseus de ISE, capaz de recorrer 850 km. a una velocidad de 2,5 nudos, portando una carga útil de 1 ton., empleado para tender cables de fibra óptica bajo el hielo ártico y capaz de sortear autónomamente obstáculos, como icebergs, y que también puede emplearse en operaciones militares discretas. Hay hasta diseños exóticos basados en organismos marinos, como medusas o incluso mantas.

Hay otra categoría de vehículos submarinos no tripulados, que son los semisumergibles, ya que permanecen parcialmente sumergidos manteniendo solo un mástil o snorkel fuera del agua, lo que les permite funcionar con motores de combustión interna, generalmente diesel marino. En ese mástil incluyen sistemas de posicionamiento y de comunicaciones y son empleados principalmente desde buques contra minas para lanzar desde ellos sonares remolcados activos, manteniendo así una distancia de seguridad con el barco principal que puede superar los 10 km. En la operación Tormenta del Desierto la US Navy empleó vehículos Dolphing de ISE para investigar el desarrollo de un sistema no tripulado para MCM y a mediados de los noventa trabajaba en el Remote Operational Minehunting Prototype (RMOP), predecesor del Remote Minehunting System RMS o AN/WLD-1. Otro ejemplo es el Seakeeper de la francesa DCN, empleado como Dorado en el programa canadiense Interim Remonte Mine-hunting and Disposal System o IRMDS. Para operar despliega el sonar remolcado Aurora de la empresa ISE, que puede funcionar a velocidades de hasta 12 nudos y hasta 200 m. de profundidad.

Otra línea de investigación apuesta por usar enjambres de UUV, en los que uno podría estar en superficie dando cobertura GPS al grupo y actuando como repetidor de señales, así como sustituyendo un elemento que fallara. El reto es el sistema de navegación que los mantenga coordinados, aunque investigaciones en la universidad de Luebeck (Alemania) han demostrado su viabilidad con el sistema Monitoring System and Underwater Navigation Robot o MONSUN II. Es un UUV de 4 kg. con varios propulsores verticales y horizontales, capaz de coordinarse mediante sensores infrarrojos y reconocimiento de imágenes, manteniendo su posición relativa. Sería válido para búsqueda de minas, inspección de puertos o cascos de buques o actuar como un campo de sonoboyas inteligente.

Otra aproximación es la de la empresa Liquid Robotics y su Wave Glider, un vehículo compuesto de dos partes, una flotante y otra sumergida, unidas por un cable de 7 m. La flotante tiene paneles solares y antenas para navegación GPS y la sumergida goza de flotabilidad variable y superficies de control que convierten el movimiento vertical generado por las olas en avance, teniendo así una autonomía casi ilimitada. En la parte de superficie podrían ir sensores meteorológicos, sistemas de identificación automática para buques y un data link satelital y, en la parte sumergida, un sonar acústico, cámaras de video, sensores de salinidad, temperatura o incluso un hidrófono remolcado. Para aplicaciones militares es factible que funcione en grupos, como sensores repartidos en una zona de interés desplegados por buques, submarinos o aviones. Una misión podría ser el despliegue rápido desde el aire contra minas o submarinos o la vigilancia persistente de zonas del litoral, ya que puede mantener su posición con un margen de 40 m., como una red de sonoboyas pero a un coste menor. También podría ser empleado como relé de comunicaciones para submarinos en inmersión.

Misiones: lucha contra minas
Hasta hace no mucho, el número de tareas que podían desempeñar estos sistemas era limitado, pero las tecnologías ha cambiado esto. Entre estas tecnologías encontramos la de comunicaciones inalámbricas, la de procesamiento de datos o la de baterías. La investigación oceanográfica se ha beneficiado, ya que se han desarrollado diversos sensores que pueden realizar análisis de compuestos, propiedades del agua como la reflexión de la luz, presencia de vida marina, corrientes o características del fondo marino para la realización de cartografías.

Sin embargo, la lucha contra minas (MCM) es el campo de mayor crecimiento de los UUV, por la necesidad de alejar al buque y su personal de la amenaza. Es una tarea metódica y compleja que implica el despliegue de sensores y medios de neutralización, para localizar, clasificar y neutralizar minas lo más rápidamente posible, tanto en puertos como en rutas marítimas. Cuanto mayor sea el número de sensores desplegados y de medios de neutralización, más rápidamente se completará la tarea. Por ello, una capacidad deseada para estos UUV es la de conseguir cumplir su misión en una sola pasada, es decir, que en el mismo rumbo en el que detecta la amenaza mediante su sonar pueda identificar la mina y destruirla mediante un vehículo explosivo desechable, que a su vez es otra suerte de UUV.

En estos momentos los UUV se emplean principalmente desde los buques MCM que empleaban los ROV, sustituyéndolos progresivamente. Sin embargo, se están desarrollando nuevas formas de emplear estas recientes capacidades, que pasan por alejar más aún los UUV de sus buques. En un primer momento se están sustituyendo buques MCM específicos por otras plataformas interinas, como pueden ser buques de asalto anfibio, que permiten operaciones más prolongadas, permaneciendo alejado del peligro en todo momento. Desde estos operan lanchas del tipo RHIB tripuladas para desplegar los UUV, aunque la solución ideal es que también sean no tripulados y operarán automáticamente los UUV controlados desde el buque nodriza. La US Navy ya ha empleado esta arquitectura usando el USS Ponce en diversos ejercicios internacionales, como los IMCMEX. Otra opción es el diseño de nuevos buques de entre 2.500 y 3.000 ton., específicamente para estas misiones.

Un ejemplo de tecnología no tripulada contra minas es el programa LCS (Littoral Combat Ship) estadounidense, en el que se están evaluando las más modernas tecnologías contra minas, en forma de paquetes de prestaciones cada vez mayores. Incluye el citado RMS de Lockheed Martin, compuesto por un vehículo semisumergible RMMV de 7 m. de largo, dotado de snorkel que es desplegado a distancia del buque y desde el que se despliega el sonar AQS-20A. En junio completó el último test de viabilidad y tendrá la capacidad inicial operativa en 2017 a bordo de los LCS, incluyendo dos vehículos por cada paquete de misión. Como el helicóptero MH-60S no es capaz de remolcar ese sonar, es por el momento el único sensor submarino con que cuenta el LCS, siendo el exclusivo buque que lo operará, tras la cancelación de su despliegue en algunos DDG-51.

En julio del año pasado, General Dynamics eligió el UUV pesado Knifefish de Bluefin Robotics para incluirlo en el paquete Increment III del programa SMCM UUV (Surface Mine Countermeasure Unmanned Underwater Vehicle) del LCS para la lucha contra minas de superficie. El sistema será capaz de identificar minas, incluso con mala mar, reduciendo el riesgo para la tripulación, y para ello va dotado de un sonar de apertura sintética de baja frecuencia, cuyos datos son grabados en una unidad de almacenamiento e interpretados luego en el buque. Se espera que comiencen las pruebas en 2015 y alcance la capacidad operativa inicial en 2017, pretendiendo la US Navy adquirir 48 sistemas, dos por cada paquete de misión.

El Increment III incluye el UISS (Unmanned Influence Sweep System) para el período 2015-16, que se basa en el empleo de una lancha no tripulada operada a distancia del buque y desde la que se despliega un sensor acústico y magnético remolcado. Un ejemplo de esto es el vehículo CUSV (Common Unmanned Surface Vehicle) de Textron Systems y AAI, actualmente en pruebas en la US Navy. Se emplea para búsqueda de minas desplegando el UUV Double Eagle de Saab.

Otras misiones que ya se están desarrollando son sobre todo las de protección de fuerza y seguridad portuaria, ofreciendo horas y horas de misión independiente de las condiciones meteorológicas y una distancia de seguridad contra lanchas kamikaze o terroristas armados que puedan atacar un buque o instalación. Por último, llegarán los submarinos de combate no tripulados. Sin embargo, igual que sucede con los UAV armados, existe controversia sobre la instalación de armamento y su empleo automatizado.

UUV y submarinos
Los desarrollos en curso permitirán a los submarinos de combate dotarse de UUV para realizar sus misiones aún más sigilosamente y acometer otras nuevas. Esto les permitirá a los sumergibles de ataque acceder a zonas, donde de otra manera no podría penetrar, con nuevos sensores y armas, aumentando el alcance de la plataforma y reduciendo el riesgo del buque y su tripulación. Entre las misiones se encontrarían la lucha contra minas (MCM), vigilancia, reconocimiento e inteligencia (ISR), así como topografía y detección del medio ambiente.

La guerra contra minas será la primera tarea a desarrollar. De hecho, ya en 2006 se probó a bordo del USS Scranton el AN/BLQ-11 de Boeing, antes conocido como CUSV (Long-Term Mine reconnaissance System). Un UUV es desplegado y recuperado desde el tubo lanzatorpedos de un submarino de ataque, situándose hasta 200 km. por delante, haciendo tareas de reconocimiento contra minas, incluso clandestinas. Para ello está dotado de un sonar de visión frontal y de otro lateral de apertura sintética, siendo controlado mediante un sistema de comunicaciones acústicas subacuáticas y recuperado mediante un brazo instalado en el tubo lanzatorpedos. El UUV tiene una arquitectura abierta, para que en el futuro pueda ser empleado por el submarino en otras tareas, como ISR en áreas litorales.