- Um die Rolle der US Navy beim Titan-Unglück zu verstehen, muss man sowohl die ferngestützte Unterwassererfassung als auch die Grenzen von IUSS betrachten; der Vorwurf, die Marine habe vier Tage lang gesicherte Informationen zurückgehalten, ist wenig überzeugend
- Da Funkkommunikation unter Wasser schwierig ist, kommunizieren Tiefseetauchfahrzeuge wie die Titan mit dem Unterstützungsschiff an der Oberfläche per akustischem Modem
- SOSUS/IUSS begann als kabelgestütztes Hydrophon-Array am Meeresboden und entwickelte sich zu einem System, das sowohl zur U-Boot-Überwachung im Kalten Krieg als auch zur Erforschung von Meereslebewesen genutzt wird
- Das Implosionsgeräusch der Titan könnte in IUSS-Daten erkannt und lokalisiert worden sein, aber wegen Größe und Bauweise, die sich von militärischen U-Booten unterscheiden, war die Zuverlässigkeit der akustischen Signatur vermutlich gering
- Dass das ROV Pelagic Odysseus 6k nach seiner Ankunft am Einsatzort am 22. Juni in etwa fünf Stunden die Trümmer fand, passt zu der Möglichkeit, dass eine mögliche von der Navy erkannte Position an das Suchteam weitergegeben wurde
Unterwasserkommunikation und die physikalischen Grenzen des Schalls
- U-Boote und Tauchfahrzeuge sind schwer zu orten; militärisch ist das ein Vorteil, bei zivilem Betrieb wie Tiefseetourismus kann es jedoch zu einem Sicherheitsproblem werden
- Meerwasser dämpft Funksignale schnell, und auch bei niedrigeren Frequenzen bleiben Grenzen bestehen
- Selbst das VLF-System der US Navy kann von U-Booten nur empfangen werden, wenn sie sich relativ nahe an der Oberfläche befinden oder eine drahtgebundene Antenne nahe der Oberfläche verwenden
- VLF-Signale dringen im Meerwasser nur etwa 40 m tief ein
- ELF dringt bis in einige hundert Meter besser ein, aber Bau und Betrieb der Anlagen sind sehr teuer und die Empfangsantennen groß; daher stellte die US Navy ihre ELF-Infrastruktur 2004 außer Dienst
- Tauchfahrzeuge wie die Titan kommunizieren mit dem Unterstützungsschiff an der Oberfläche per akustischem Modem
- Diese Methode ist zuverlässig, aber die Bitrate ist sehr niedrig und deshalb weitgehend auf Textnachrichten beschränkt
- Ähnliche Technik wird auch bei der Tiefsee-Ölexploration eingesetzt, und die Titan nutzte für die Datenverbindung vermutlich ein kommerzielles Produkt
- Unter Wasser breitet sich Schall am besten aus; er reicht viel weiter als über Wasser und wird mit zunehmender Tiefe eher noch begünstigt
Aktives und passives Sonar
- Das Aufspüren und Lokalisieren von U-Booten mit Schall ist allgemein als Sonar bekannt
- Ein frühes typisches Beispiel war im Ersten Weltkrieg der Einsatz von reflektiertem Schall durch U-Jagd-Überwasserschiffe, um direkt unter ihnen befindliche U-Boote zu erkennen
- Die Methode, Schall auszusenden, um ein Echo zu empfangen, heißt aktives Sonar
- Sie ist wirksam, um nahe U-Boote zu finden
- Wenn man jedoch Schall abstrahlt, verrät man die Existenz des Sonargeräts, und mit ausreichender Empfangstechnik kann auch seine Position aufgedeckt werden
- Da U-Jagd-Schiffe damit umliegende U-Boote auf ihre eigene Anwesenheit aufmerksam machten, stellten sie den regelmäßigen Einsatz von aktivem Sonar relativ früh ein
- Bevorzugt wird stattdessen passives Sonar, also das Lauschen auf die natürlichen Geräusche von Unterwasserfahrzeugen
- Mit gerichteten Hydrophonen lässt sich das Schraubengeräusch eines U-Boots erfassen
- Dreht man das Hydrophon, bis die Amplitude am größten ist, erhält man die Peilung des U-Boots
- Dieses Grundprinzip ist bis heute der Kern der U-Boot-Jagd, auch wenn die Empfangstechnik inzwischen deutlich leistungsfähiger und stärker automatisiert ist
- Die Geräuscharmut von U-Booten ist seit jeher Gegenstand eines fortlaufenden Wettrüstens
- Eine große Lärmquelle ist die Kavitation um die Schraube
- Früher war das leise Schraubendesign moderner US-U-Boote geheim, und Berichten zufolge wurden die Schrauben abgedeckt, wenn sich die U-Boote außerhalb des Wassers befanden
Vom SOSUS zum IUSS ausgebautes Unterwasser-Überwachungsnetz
- Für langfristige maritime Souveränität sind neben Schiffen oder von Flugzeugen abgeworfenen Bojen auch fest installierte permanente Hydrophon-Systeme nützlich, die wie eine Verteidigungslinie wirken
- In den 1950er Jahren entwarf AT&T mit Unterseekabeln und Akustikelektronik ein Überwachungssystem für den Meeresboden
- Entlang der Unterseekabel wurden große Hydrophon-Arrays installiert
- Erfasste Geräusche wurden als Wasserfalldiagramme ausgegeben, und Analysten unterschieden Meerestiere, geologische Phänomene und Schiffsgeräusche anhand von Erfahrung und Einschätzung
- Dieses System wurde SOSUS (Sound Surveillance System) genannt und blieb bis 1991 geheim
- Es war eines der wichtigsten militärischen Informationssysteme des Kalten Krieges
- Nur wenige Marineangehörige kannten die Details, weshalb Schiffsbesatzungen die kurzen, wenig detaillierten Informationsmeldungen von SOSUS teils als verwirrend und schwer vertrauenswürdig empfanden
- In den 1960er Jahren bestand SOSUS aus Hunderten einzelner Hydrophonen in langen Kabelarrays
- Die Kabel waren mit hochgesicherten Terminaleinrichtungen an der Küste verbunden
- Die Navy tarnte diese Einrichtungen mit vagen Erklärungen als Forschungsarbeiten
- In den folgenden Jahrzehnten wurden Computer zur Erkennung und Klassifizierung akustischer Signaturen eingesetzt
- Die frühe Automatisierung trieb militärische Forschung und Entwicklung bei Signalverarbeitung und Musterabgleich zusammen mit Bell Laboratories voran
- Sie schuf frühe Vorläufer des heutigen Machine Learning
- Mit Fortschritten bei Computer- und Kommunikationstechnik konnten die Arrays aus der Ferne gesteuert werden, wodurch weniger Personal nötig war und mehrere Marine-Terminaleinrichtungen geschlossen wurden
- 1984 wurde SOSUS in IUSS (Integrated Underwater Surveillance System) umbenannt
- Das spiegelte nicht nur die zunehmende Automatisierung wider, sondern auch die Einbeziehung von Überwasserschiffen in das System
- Anfangs dienten USNS Stalwart und USNS Worthy als mobile IUSS-Arrays, um den Erfassungsbereich zu erweitern oder verdächtige Ziele genauer zu lokalisieren
- Nach der Freigabe 1991 wurde IUSS zu einem Dual-Use-System, das auch für wissenschaftliche Forschung verwendet wird
- In der Meeresbiologie ist es eine der wichtigsten Quellen für Hydrophondaten
- Heute erkennt und klassifiziert IUSS automatisch U-Boote und Wale
Erkennung von U-Boot-Unfällen und die Suche nach der Titan
- Dass passive Sonarsysteme U-Boot-Unfälle erkennen können, ist gut bekannt
- Der Verlust des sowjetischen U-Boots K-129 im Jahr 1968 wurde von SOSUS erkannt
- Die Positionsschätzung von SOSUS half bei der Bergungsoperation der K-129 durch die Hughes Glomar Explorer
- 1968 gingen insgesamt vier U-Boote verloren, und SOSUS-Daten wurden genutzt, um mindestens zwei davon zu lokalisieren: die sowjetische K-129 und die amerikanische Scorpion
- Es wird angenommen, dass die Titan am 18. Juni verschwand; auf dem Meeresboden gefunden wurde sie am 22. Juni
- Nach dem Fund der Trümmer erklärte die Navy, IUSS habe die Implosion erkannt und lokalisiert
- Der Vorwurf, die Navy habe das Schicksal der Titan sicher gekannt und es vier Tage lang verschwiegen, passt nicht dazu, wie ferngestützte Erfassung funktioniert
- In moderner Echtzeit-Fernerfassung stammen verwertbare Informationen meist aus Machine-Learning- und Klassifikationssystemen, die in großen Datenmengen wichtige Ereignisse erkennen
- Solche Systeme müssen mit natürlich entstandenen oder künstlich erzeugten Ereignisbeispielen trainiert werden
- Bei Marinenachrichtendiensten ist das Sammeln akustischer Signaturen aktueller Schiffe ein zentrales Interesse, damit IUSS sie korrekt identifizieren kann
- Eine andere Methode ist die retrospektive Analyse, bei der Menschen ältere Daten erneut prüfen
- Ereignisse, die die Automatisierung zum Zeitpunkt des Auftretens nicht klassifiziert hat, können später erkannt werden, wenn neue Signaturinformationen vorliegen
- Wie beim Fall des chinesischen Aufklärungsballons können nach dem Sammeln von Signaturdaten weitere frühere Ereignisse sichtbar werden
- Das Meer ist voller Geräusche von Wildtieren, geologischen Prozessen, kommerzieller Schifffahrt und Marineoperationen, weshalb es für die Navy schwierig ist, jeden Unterwasserschall streng zu untersuchen
- Nachdem die Navy vom Verschwinden der Titan erfahren hatte, führte sie vermutlich eine retrospektive Analyse der IUSS-Daten durch, um nach Signalen zu suchen, die auf ihr Schicksal hindeuten könnten
- Möglicherweise erkannte sie ein lautes Geräusch und schätzte dessen Ursprung in der Nähe des Titanic-Wracks
- Das dürfte relativ schnell nach der ersten Vermisstenmeldung zur Titan geschehen sein
Geringe Zuverlässigkeit, verzögerte Veröffentlichung und das heutige Überwachungssystem
- Die erste Einschränkung war, dass die Titan ein neuartiges Tauchboot mit ungewöhnlicher Konstruktion war
- Die Navy kennt einige Implosions-Signaturen von verlorenen militärischen U-Booten sowie von dem U-Boot Sterlet, das mindestens einmal absichtlich torpediert wurde, um akustische Aufzeichnungen zu gewinnen
- Da sich die Titan aber in Größe und Bauart stark von militärischen U-Booten unterschied, war die Unsicherheit vermutlich groß, bekannte akustische Signaturen von Katastrophenverlusten darauf anzuwenden
- Insgesamt gibt es nur sehr wenige Fälle implodierter Unterwasserfahrzeuge, und keinen mit ähnlicher Größe und Konstruktion wie bei der Titan
- Im Verlauf einer Such- und Rettungsaktion muss man vorsichtig damit sein, unsichere Informationen wie „wahrscheinlich irreversibel verloren“ öffentlich zu machen
- Eine solche Veröffentlichung kann Druck erzeugen, die Suche zu beenden, und damit die Suche behindern
- Sie kann die Lage für Angehörige und Nahestehende weiter verschlimmern
- Nachdem die Küstenwache bekannt gegeben hatte, dass andere passive Sonarsysteme mögliche Klopfgeräusche erkannt hätten, folgte übertriebene Berichterstattung auf Basis akustischer Signaturen, die vermutlich gar nichts damit zu tun hatten
- Der Vorwurf, die Navy habe Erkennungsinformationen aus Geheimhaltungsgründen dem Suchteam vorenthalten, passt nicht zum Zeitplan der Suche
- SOSUS und seine Fähigkeiten waren der Öffentlichkeit seit Jahrzehnten weithin bekannt
- Das Suchgebiet lag innerhalb früher öffentlich gemachter Schätzungen des SOSUS-Erfassungsbereichs
- Das erste Suchgerät mit Tiefseefähigkeit, das ROV Pelagic Odysseus 6k, traf am Morgen des 22. Juni am Einsatzort ein
- Etwa fünf Stunden später fand es die Trümmer
- Schon der Abstieg dürfte über eine Stunde gedauert haben, daher war das in der schwierigen Umgebung des Meeresbodens ein sehr schneller Fund
- Die Trümmer lagen zwar in der Nähe der Titanic, aber das Trümmerfeld der Titanic ist groß, und eine vollständige Suche hätte Stunden gedauert
- Es ist gut möglich, dass Odysseus beim Beginn der Suche bereits von der Navy einen Hinweis auf eine mögliche Implosionsposition erhalten hatte
- Nicht die Navy hielt vier Tage lang Informationen zurück, sondern das Suchteam verfügte erst dann über Ausrüstung, mit der sich eine mögliche Erkennung der Navy vor Ort tatsächlich überprüfen ließ
- Laut dem ersten WSJ-Bericht über die IUSS-Erkennung leitete die Navy diesen Fund sofort an den Einsatzleiter der Suche vor Ort weiter
- Die Navy bat darum, den Namen des konkret verwendeten Systems aus Gründen der nationalen Sicherheit nicht zu nennen
- Das passt auch dazu, dass geheime Systeme unter mehreren Namen geführt wurden und IUSS in der Geheimhaltungszeit mehrfach versehentlich in nicht geheimen Berichten genannt wurde
- Das heutige IUSS ist zwar kleiner als früher, doch durch technische Fortschritte hat sich seine Reichweite wahrscheinlich eher vergrößert als verkleinert
- Es bleibt eine der wichtigsten Methoden zur Erkennung von U-Booten vor der US-Küste
- U-Boote sind ein zentrales Thema, weil sie zu den wichtigsten Trägern von Kernwaffen gehören
- IUSS ist eines von mehreren halbgeheimen Unterwasser-Erfassungssystemen der Navy
- Die San Francisco Magnetic Silencing Range ist ein separates System, misst aber mit Unterwasser-Magnetometern die Magnetisierung von Marineschiffen, die das Golden Gate passieren
- Unterwasserminen werden häufig durch Magnetometer ausgelöst, daher achtet die Navy darauf, dass die Magnetisierung der Schiffsrümpfe bestimmte Grenzwerte nicht überschreitet
- Wird ein Grenzwert überschritten, kann in einem speziell ausgestatteten Marinehafen eine Entmagnetisierung (degaussing) erfolgen
- Das kleine Gebäude auf dem Parkplatz der Marina Green war die Oberflächenanlage dieses Systems; das heutige Array wird vollständig ferngesteuert
1 Kommentare
Hacker-News-Kommentare
Während einer Such- und Rettungsaktion zu verkünden, man glaube, ein Schiff sei unwiederbringlich verloren, ist nicht klug
Beim Titan-Unglück wurde in den sozialen Medien mehrfach dasselbe gesagt, kam aber nicht gut an, und Verdächtigungen, die US Navy habe die akustische Erkennung der Implosion vertuscht, wirkten merkwürdig
Wer auch nur ein wenig Signalanalyse betrieben hat, weiß, wie groß die Unsicherheit ist, und die Vorstellung, man könne aus der Ferne die konkrete Zerstörung der Titan eindeutig bestätigen, war von vornherein unrealistisch
Selbst wenn die Navy zu 100 % sicher gewesen wäre, würde niemand wollen, dass Familien die Suche einstellen, nur weil jemand ein Geräusch gehört hat. Nach auf See Vermissten sollte gesucht werden, bis sie gefunden werden oder jede vernünftige Hoffnung verschwunden ist, und das gilt auch für Milliardäre
Das erinnerte mich an diese Geschichte: https://en.wikipedia.org/wiki/Toshiba%E2%80%93Kongsberg_scan...
Toshiba durfte in den 1980er Jahren keine 9-Achsen-CNC-Maschinen in die Sowjetunion exportieren, weil diese Ausrüstung zur Herstellung extrem geräuscharmer U-Boot-Propeller verwendet werden konnte und wahrscheinlich auch verwendet worden wäre
Passendes Asianometry-Video: https://www.youtube.com/watch?v=uaRyqAVIkwI
Darin stand, wofür die Maschine eingesetzt werden würde, dass sie nicht für nukleare Explosionsaktivitäten oder Aktivitäten des nuklearen Brennstoffkreislaufs ohne Sicherungsmaßnahmen und auch nicht für den Einsatz von Nuklear-, Chemie- oder Biowaffen verwendet würde, und dass für die Verbringung der hergestellten Güter oder der Maschine in bestimmte Länder die Zustimmung der zuständigen Schweizer Wirtschaftsbehörde einzuholen sei; das fühlte sich ganz ähnlich an
Wenn es um Kabel, den Meeresboden und U-Boote geht, kommt einem fast zwangsläufig dieser lesenswerte Artikel in den Sinn: https://www.wired.com/1996/12/ffglass/
„Mother Earth, Mother Board“ handelt von der Verlegung von Unterseekabeln und der Geschichte der Verkabelung unseres Planeten
Version ohne Paywall: https://archive.is/ICkHe
Der Song ist auch unheimlich gut
Etwas off topic, aber bei solchen Fähigkeiten müsste man wohl auch ziemlich viel darüber sagen können, was rund um die Explosionen der Nord-Stream-Pipelines passiert ist
Es ist eine vernünftige Annahme, dass die USA solche Sensoren auch außerhalb ihrer eigenen Grenzen platzieren, und ich habe entsprechende Behauptungen auch schon gesehen: https://www.thenation.com/article/world/nord-stream-pipeline...
Trotzdem halte ich es für möglich, dass im Prinzip jeder mit etwa 300.000 Dollar dazu in der Lage gewesen sein könnte. Arbeitsfähige ROVs, die in dieser Tiefe Sprengstoff anbringen können, sind im Unterwasserbau und bei Wartungsarbeiten üblich
Als ich las, dass das geräuscharme Propellerdesign moderner US-U-Boote geheim ist und dass es abgedeckt wird, wenn das U-Boot aus dem Wasser ist, fragte ich mich, ob es sich um einen toroidalen Propeller oder einen „spitzenlosen“ Propeller handelt
Solche Designs verringern Turbulenzen und Kavitation: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Toroidal_propeller
Dazu gibt es auch ältere HN-Threads: https://news.ycombinator.com/item?id=34571282, https://news.ycombinator.com/item?id=33949895
Toroidale Propeller sind besonders wirksam gegen Kavitationsgeräusche durch Propellerspitzwirbel, die man bei offenen Propellern reduzieren will
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...
Im Artikel steht, „IUSS erkennt und klassifiziert automatisch U-Boote und wales“ — wissen die Briten davon?
Aktive Sonarsuche wird zur U-Boot-Suche bereits seit Jahrzehnten wieder eingesetzt, daher ist der Artikel veraltet
Moderne U-Jagd-Schiffe sind mit niederfrequentem aktivem Schleppsonar ausgerüstet, denn für große Entfernungen braucht man niedrige Frequenzen. Hohe Frequenzen werden zu stark gedämpft
Wenn man Nachrichten darüber gesehen hat, dass militärisches Sonar für Meeressäuger gefährlich ist, dann ging es genau um solche Systeme. Sie bringen viel Energie in einen Frequenzbereich ein, der sich gut ausbreitet und den auch Wale besonders gut zur Kommunikation nutzen
Beispiel: https://en.wikipedia.org/wiki/Sonar_2087
Kavitation ist laut, tritt aber normalerweise nur bei voller Fahrt auf. Was man heute tatsächlich hört, ist eher Geräusch der Reaktoranlage
US-Angriffs-Atom-U-Boote wie die Virginia- und Seawolf-Klasse sowie die künftige Columbia-SSBN-Klasse scheinen eine Art externen Pumpjet zu verwenden. Ob sie ihn wie ältere klassische Propeller außerhalb des Wassers abdecken, weiß ich nicht genau
Genauer gesagt ist es ein Mantelpropulsor, eine direkte Weiterentwicklung des klassischen U-Boot-Propellers mit integriertem druckerhöhendem Mantel und Leitschaufelbaugruppe. Traditionell würde ich unter einem „Pumpjet“ eher etwas mit Zentrifugalpumpenelementen oder zumindest einer Vektoriereinrichtung verstehen
So etwas wie den Mantelventilator der X-22 würde man normalerweise auch nicht als Jet bezeichnen, aber unter Wasser scheint man das so zu nennen
https://en.wikipedia.org/wiki/Bell_X-22
Das ist auch der Grund, warum es bei gemeinsamen Marineübungen gelegentlich zu amüsanten Vorfällen kommt. So hat etwa die HNLMS Walrus die USS Theodore Roosevelt und andere Schiffe „versenkt“ und ist entkommen, was die US-Seite ziemlich blamierte
Dass schwedische dieselhybride U-Boote fast nicht zu orten sind, hat denselben Grund. Wenn sie mit Batterien fahren, gibt es außer vielleicht ein oder zwei Kühlpumpen kaum Anlagengeräusche, und sie sind so leise, dass andere Marinen sie sogar für Übungen ausleihen
Auch die Erklärung, die Marine habe sich die „Bänder“ später noch einmal angehört, ergibt meiner Meinung nach keinen Sinn. Uns soll erzählt werden, dass ein seit Jahrzehnten betriebenes computergestütztes Klassifikationssystem mit hochempfindlichen Horcharrays eine energiereiche Implosion, die völlig anders klingt als alles andere, nicht erkannt haben soll
Cameron sagte, Bekannte bei der Marine hätten ihm mitgeteilt, dass man das Implosionsgeräusch sehr schnell gehört habe, und allein die Tatsache, dass gleichzeitig auch die Telemetrie abriss, bestätigte nur, was man ohnehin schon wusste. Die Telemetrie kommt aus einem separaten externen Druckbehälter; wenn sie verstummt, bedeutet das, dass er zerstört wurde, und als mögliche Ursache bleibt nur die Implosion des Tauchboots
Der Teil, wonach man es wegen der ungewöhnlichen Konstruktion nicht als Implosion habe erkennen können, ist reine Spekulation
Mein erster Gedanke dazu, warum sich die US Navy mit der offiziellen Aussage, sie habe das Implosionsgeräusch gehört, Zeit ließ, war folgender:
Wenn man das mit der weiten Welt der US-Geheimdienste zusammendenkt, insbesondere mit Signals Intelligence, also dem Abhören interner Kommunikationskanäle etwa in Russland oder China, könnte es sein, dass man bei einem Vorfall relativ nahe an US-Gewässern wie der Titan-Implosion nicht unbedingt sofort die Karten auf den Tisch legen wollte, sondern lieber erst hören wollte, wer sonst noch meldet, etwas gehört zu haben
Eine Art fortgeschrittenes Spionageabwehrspiel, weil man so abschätzen kann, wer noch weiteres Gerät unter Wasser in der Nähe der eigenen Ausrüstung installiert hat. Sicher bin ich nicht, aber das war mein erster Gedanke, und ich fand den Artikel sehr interessant
Seit dem Verschwinden von MH370 habe ich mich das immer wieder gefragt. Wenn ein Flugzeug ins Meer stürzt, gäbe es dann im Vergleich zu Oberflächengeräuschen wie Wellen ein großes Splash-Geräusch, das man hören könnte? Gab es in dem Gebiet Unterwasser-Hydrophone? Hätte man mit ausreichender Signalverarbeitung den Ort dieses Geräuschs bestimmen können? Haben sie das vielleicht längst alles versucht, aber die Beteiligten dürfen nicht darüber sprechen?
MH370 könnte sich irgendwo in einem sehr viel größeren Seegebiet befinden, daher ist die Suche deutlich schwieriger. Trotzdem wurden bereits Teile der Trümmer gefunden [1], und auf dieser Grundlage wurde die Absturzposition (35.6°S 92.8°E) geschätzt
[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