Inédito Underwater: comunicações secretas

O depressor BlueComm de Sonaryne na água em Aldabra, durante a missão Nekton First Descent. Foto: Nekton Oxford Deep Ocean Research Institute

Uma das unidades BlueComm da Sonarydne conectada a um dos submersíveis da missão Nekton. Foto: Nekton Oxford Deep Ocean Research Institute

Um veículo de superfície não tripulada L3ASV C-Worker e o ALR do Centro Nacional de Oceanografia trabalhando juntos em testes recentes demonstrando comunicações acústicas e ópticas. Foto: Sonardyne

Anna Botting, da Sky News, aparece ao vivo na televisão usando o BlueComm 200 UV para se comunicar sem fio submarinos. Imagem ainda da transmissão ao vivo da Sky News. Foto: Sonardyne

Durante a missão Nekton, dois submersíveis tripulados foram equipados com BlueComms para transmitir vídeo ao vivo para a superfície e depois para o público em todo o mundo. Imagem ainda da transmissão ao vivo da Sky News. Foto: Sonardyne

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A tecnologia que ajudou a alcançar as primeiras conquistas mundiais na transmissão de exploração oceânica também poderia fornecer a resposta para operações secretas no campo da defesa, onde as comunicações precisam passar despercebidas.

Tradicionalmente, as comunicações submarinas sem fio usam sinais acústicos. O som é prático, porque viaja mais pela água do que pelas ondas eletromagnéticas. Usando o som, as informações podem ser compartilhadas ao longo de muitos quilômetros. Infelizmente, também é relativamente fácil ouvir esses sons e direcionar a fonte usando sensores passivos; incluindo quando além do intervalo real em que os sinais são eficazes. Por vários anos, uma nova tecnologia foi desenvolvida, permitindo taxas de dados significativas de até 10Mbps em distâncias de até 150m, usando ótica de espaço livre para modular sinais. Como o alcance de comunicação efetivo é menor, a taxa efetiva de detecção também é menor - ouvir não é tão fácil.

Comunicações acústicas
O uso de acústica é predominante na comunicação sem fio subaquática e é provável que assim permaneça. A física de como o som se propaga na água é bem compreendida. Instrumentos para se comunicar e rastrear outros sinais acústicos são comuns. De fato, sistemas acústicos de baixa e média freqüência podem ser usados para comunicar-se efetivamente com subsea em vastas faixas. A Sonardyne demonstrou recentemente taxas de dados de até 3000bps em uma faixa de 11 km. No entanto, as mesmas razões que tornam o som um meio tão eficaz para transportar dados através da água também o tornam suscetível a interferência e detecção. Sinais de som podem ser interferidos simplesmente enviando outros sinais de som na mesma freqüência ao mesmo tempo. Simplesmente aumente a amplitude de sua interferência e torna-se difícil para o receptor perceber o sinal de interesse. Segmentar a fonte do som é trigonometria simples. Escutar as mensagens não é tão simples, pois a forma como os dados são modulados e, talvez, comprimidos, precisa ser entendida. Ainda assim, o uso do som pode colocar o usuário em uma posição comprometedora. O resultado foi que, quando a clandestinidade é um requisito primordial para uma missão submarina, as comunicações não têm sido uma opção.

Uma das unidades BlueComm da Sonarydne conectada a um dos submersíveis da missão Nekton. Foto: Nekton Oxford Deep Ocean Research Institute

Modems ópticos de espaço livre
As ondas eletromagnéticas não tiveram sucesso submarino, pois atenuam rapidamente e suas faixas efetivas de comunicação são, em termos relativos, muito curtas. Esta situação tem mudado à medida que os novos modems ópticos de espaço livre têm empurrado os intervalos e a quantidade de dados que podem ser transmitidos ainda mais.

O BlueComm 200 da Sonardyne é um bom exemplo. Ele usa luz azul visível porque a luz de comprimento de onda (450nm) viaja mais longe na água. A maior parte da luz azul pode viajar até 150m e não é incomum detectar pequenas quantidades de luz azul emitida pelo sol até 300 a 1.000m de profundidade, além da zona eufótica! Usando a luz azul, podemos transferir muito mais dados do que é possível usando a acústica. O BlueComm 200 pode suportar taxas de dados de até 10Mpbs. Isso é suficiente para transferir vídeo HD em tempo real. Os modems BlueComm 200 têm sido de interesse real no suporte a programas submarinos autônomos residuais de veículos subaquáticos (AUV) em águas profundas - onde podemos manobrar um AUV em torno de uma forma hemisférica com um alcance máximo de 150m! Isso é muita distância.

Em águas rasas, seu uso é limitado pela interferência da luz solar (que, como vimos, pode chegar a até 1.000 m de profundidade). A interferência de outras fontes de luz limita o alcance efetivo do modem. Os modems ópticos de espaço livre também não são ocultos, operam no espectro de luz visível e, portanto, são visíveis a olho nu.

Ultravioleta
Nós nos propusemos a enfrentar o desafio da interferência primeiro. Se fôssemos operar fora do espectro de luz visível, para evitar a interferência de luzes artificiais, qual comprimento de onda seria a melhor escolha? Um comprimento de onda central de 405 nm foi um bom compromisso contendo ultravioleta (UV) e alguma luz violeta visível, o BlueComm 200 UV nasceu. A concessão que tínhamos que fazer era de alcance. Foi reduzido para metade, até 75 m. Em troca, ganhamos dois benefícios. Primeiro, não sofreríamos contaminação por luz artificial. Isso significa que poderíamos operar simultaneamente durante a filmagem de vídeo ou na presença de outras fontes de luz. Segundo, poderíamos operar mais perto da superfície e sofrer menos interferência da luz solar. Isso ocorre porque a luz UV emitida pelo sol não é tão eficaz quanto a luz azul ao viajar pela água. Enquanto isso, mantivemos uma taxa de atualização de até 10Mpbs. E, quando você dá um passo para trás, uma forma quase semelhante a um hemisfério com um alcance máximo de 75 m, no qual você pode operar e sustentar até 10 Mbps, é significativa em tamanho e capaz de suportar um grande número de conceitos de operações. Um dos quais é comunicações secretas.
O BlueComm 200 UV pode ser usado para suportar comunicações secretas de AUV em postos avançados relevantes ao longo do fundo do mar. Foto: Sonardyne comunicações secretas
Como um BlueComm 200 UV pode se propagar até 75m, isso significa que, quando operando em profundidades abaixo de apenas 75m, podemos nos comunicar e permanecer invisíveis por qualquer um que observe a partir da superfície do mar. Na verdade, para alguém estar a 75m de alcance do nosso BlueComm 200 UV, seria muito provável que eles estivessem agindo com inteligência, ou seja, que alguém estaria apenas dentro do alcance porque sabe onde nos encontrar primeiro lugar. Mesmo quando operando mais perto da superfície, o alcance limitado do BlueComm 200 UV, quando visto do espaço, é muito parecido com uma agulha em um palheiro. Isso significa que agora podemos nos comunicar submarinos e permanecer encobertos. Esta é uma ótima notícia para uma nova geração de submarinistas e novos conceitos de veículo submarino não tripulado (UUV).

Veículos não tripulados como multiplicadores de força para submarinos não são uma ideia nova. Em 1997, o Conselho Nacional de Pesquisa publicou o Volume 6 da “Tecnologia para a Marinha e Corpo de Fuzileiros dos Estados Unidos, 2000-2035”. Neste documento, os autores detalham como os sistemas AUV / UUV serão usados no suporte às operações e citam os links de comunicação segura como um requisito para que essa visão aconteça. O BlueComm 200 UV pode fornecer este link, de forma segura e encoberta.

Com o BlueComm 200 UV, as plataformas extragrandes de veículos subaquáticos não tripulados (XLUUV) poderão operar e se comunicar com outros veículos ou com estações terrestres em pontos de estrangulamento, ajudando a monitorar, detectar e evitar incursões de agentes estrangeiros, tudo isso permanecendo secreto.

Exemplos práticos
Não é tudo sobre disfarce, recentemente conseguimos o oposto. A tecnologia estava no campo, sendo usada para alcançar o primeiro lugar no mundo. Trabalhando com a Fundação Nekton: Associated Press e Sky News alcançaram a transmissão ao vivo de um submersível tripulado sem fio para uma embarcação e depois para milhões de residências usando nosso modem óptico de espaço livre. A Fundação Nekton foi criada para ajudar a mudar nosso conhecimento e compreensão dos oceanos do mundo e para acelerar a proteção e governança deste último grande deserto, o oceano profundo. Sua iniciativa First Descent envolveu uma série de expedições, usando dois submersíveis tripulados, no Oceano Índico para ajudar a explorar e conservar um de nossos espaços menos protegidos.

Um Sabertooth Saab Seaeye usando o modem óptico de espaço livre BlueComm para comunicações sem fio.
Foto: Sonardyne

Nesta missão, eles montaram um depressor (um receptor cabeado de um barco de superfície) com um BlueComm 200 UV em um submersível e, no outro, um BlueComm 200 que estava trabalhando com um protótipo de luz verde para manter separação suficiente em os comprimentos de onda para limitar a interferência entre cada unidade e o depressor. O depressor foi submerso a 90m de profundidade e foi usado para se comunicar sem fio com os dois submersíveis tripulados usando o BlueComms. Com esse arranjo, a apresentadora do Sky News, Anna Botting, conseguiu se filmar dentro de um dos submersíveis tripulados, usando vídeo em alta definição, e transmitir esses dados para milhões de lares ao redor do planeta com pouca ou nenhuma interferência do sol. Os blocos de construção para apoiar as operações secretas estão prontos e comprovados.

Sobre o autor

O Autor: Ioseba (Joe) Tena.

Ioseba (Joe) Tena é Gerente Global de Negócios - Defesa e Robótica na empresa de posicionamento subaquático, navegação e tecnologia de comunicações Sonardyne.