Του Υποναυάρχου ε.α. Γεωργίου Σάγου (ΠΝ)
Το κείμενο προέρχεται από το βιβλίο του συγγραφέα με τίτλο «Εισαγωγή στην υδροακουστική και στην τεχνολογία Sonar» Εκδόσεις Παπασωτηρίου, Αθήνα 2019
Συνεχίζουμε εδώ την καταγραφή της ιστορίας των ανθυποβρυχιακών επιχειρήσεων καλύπτοντας πλέον τον 20ο αιώνα (οι πρώτες εξελίξεις των προηγούμενων χρόνων περιγράφησαν στο Α’ μέρος), όταν δηλαδή το υποβρύχιο έδειξε πραγματικά τις σημαντικές πολεμικές του δυνατότητες.
Ανθυποβρυχιακές δυνατότητες: Α’ μέρος, η απειλή κάτω από το νερό και οι πρώτες προσπάθειες
1912: Μετά από το ναυάγιο του υπερωκεάνιου “Τιτανικός” στο παρθενικό του ταξίδι (15 Απριλίου 1912) ενισχύθηκε το ενδιαφέρον για την ανάπτυξη τεχνικών εντοπισμού παγόβουνων και γενικότερα αντικειμένων μέσα στο νερό.[i] Αυτό, οδήγησε στην ανακάλυψη του ηχοβολιστικού (echo sounder) από το Γερμανό φυσικό Alexander Behm (1913), ενώ ακολούθησαν πολλοί ακόμη ερευνητές με παρόμοιες εφευρέσεις.[ii]
1912-1914: Πρώτες σημαντικές προσπάθειες αποδοτικής χρήσης του ήχου στο υποθαλάσσιο περιβάλλον, μέσω της ανάπτυξης αριθμού από πατέντες ηχοεντοπισμού σε Ευρώπη και Αμερική. Μεταξύ αυτών, ήταν η θεωρητική ιδέα ανίχνευσης υποβρύχιων αντικειμένων, του Άγγλου επιστήμονα Lewis F. Richardson (1912), όπως επίσης το βυθόμετρο (fathometer) και το ενεργό σύστημα ηχοεντοπισμού παγόβουνων και υποβρύχιων αντικειμένων (echo ranger), όπως επίσης και υποβρύχιων επικοινωνιών, με μορφοτροπέα κινητού πηνίου (500-1000 Hz), του Καναδού εφευρέτη Reginald A. Fessenden (1914).
5/9/1914: Η βύθιση του ελαφρού καταδρομικού (scout cruiser) HMS Pathfinder, από το γερμανικό υποβρύχιο U-21, καταγράφηκε ως η πρώτη επιτυχημένη επίθεση υποβρυχίου με αυτοκινούμενη τορπίλη. Λίγο αργότερα, στις 22/9/1914, το γερμανικό υποβρύχιο U-9 βυθίζει διαδοχικά μέσα σε διάστημα 90 λεπτών, τρία βρετανικά παλαιά θωρακισμένα καταδρομικά (armored cruisers), τα HMS Abukir, HMS Hogue και HMS Cressy, τα οποία περιπολούσαν ανοιχτά της Ολλανδίας. Αν και τα πρώτα υποβρύχια στις αρχές του εικοστού αιώνα, όπως επίσης και οι αντίστοιχες ανθυποβρυχιακές τεχνικές και τακτικές ήταν ακόμη πρωτόγονες, όμως τα Γερμανικά υποβρύχια του α΄ πρώτου παγκοσμίου πολέμου αποδείχθηκαν ικανή απειλή για τη ναυτιλία, στο Βόρειο Ατλαντικό Ωκεανό.
1914: Το Βρετανικό ναυτικό εισάγει τις πρώτες βόμβες βάθους, για την αντιμετώπιση της νεοεμφανισθείσας υποβρύχιας απειλής. Πολύ αργότερα, το Σοβιετικό ναυτικό, με σχετικά μεγάλη καθυστέρηση, υιοθέτησε το συγκεκριμένο όπλο περί τις αρχές της δεκαετίας του 1930.
7/5/1915: Βύθιση του βρετανικού επιβατηγού RMS Lusitania από το γερμανικό υποβρύχιο U-20 στις νοτιοδυτικές ακτές της Ιρλανδίας (128 Αμερικανοί πολίτες ήταν μεταξύ των 1201 νεκρών). Μετά από πιέσεις των ΗΠΑ, η Γερμανία διέκοψε το λεγόμενο απεριόριστο υποβρυχιακό πόλεμο (unrestricted submarine warfare), τον οποίο όμως επανέφερε για λίγο το 1916 και πάλι το 1917 μέχρι το τέλος του πολέμου.
1915 – 1916: (Α΄ παγκόσμιος πόλεμος). Εντείνεται η χρήση υδροφώνων και βομβών βάθους από το Βρετανικό ναυτικό, για την αντιμετώπιση της υποβρύχιας απειλής. Στα πρώτα ανθυποβρυχιακά πειράματα για τον εντοπισμό υποβρυχίων, το Βρετανικό ναυτικό εκπαίδευε θαλάσσια λιοντάρια (sea lions). Ο χαλαζίας (πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο), μέσα σε χαλύβδινο σάντουιτς, ήταν από τα πρώτα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή αποτελεσματικών στοιχείων ηλεκτρο-ακουστικών μορφοτροπέων (1917-1918), τόσο από τον πρωτοπόρο Γάλλο φυσικό Paul Langevin, όσο και από τον Καναδό φυσικό Robert William Boyle. O τελευταίος εργάστηκε στο βρετανικό πρόγραμμα που αργότερα έγινε γνωστό ως ASDIC (1916-1917). Ανάλογη διάταξη υδροφώνων είχε σχεδιασθεί και από το Ρώσο ηλεκτρολόγο μηχανικό Konstantin V. Chilowsky, ο οποίος είχε σκεφθεί την ιδέα από το 1914.
Η πρώτη ηχοεντοπιστική συσκευή ASD (Anti–Submarine Division) ή ASDIC (Anti–Submarine Detection Investigation Committee) από την ομώνυμη ερευνητική επιτροπή του Βρετανικού ναυτικού, δημιουργήθηκε με μεγάλη μυστικότητα. Αρχικά απετέλεσε παθητικό σύστημα εντοπισμού υποβρυχίων στόχων. Μέχρι την έναρξη του β΄ παγκόσμιου πολέμου, η ASDIC είχε αναπτυχθεί σε μια ποικιλία ενεργητικών συσκευών, μικρής εμβέλειας εντοπισμού (<2 km) και συχνοτήτων λειτουργίας από 14 έως 26 kHz. Η ASDIC απετέλεσε τη βάση των συσκευών που αργότερα οι Αμερικανοί ονόμασαν SONAR και ταυτόχρονα εξυπηρετούσε και τις υποβρύχιες επικοινωνίες.[iii]
1917: Άρχισε να εφαρμόζεται με σχετική επιτυχία η αμυντική τακτική της συνοδευόμενης νηοπομπής, για την προστασία των εμπορικών πλοίων από τα Γερμανικά υποβρύχια. Η συγκεκριμένη ιδέα, αφενός δυσκόλεψε πολύ την εύρεση των πλοίων στον απέραντο ωκεανό, αλλά επίσης τα πλοία συνοδείας (ακόμη και εάν δεν διέθεταν κάποιο αποτελεσματικό ανθυποβρυχιακό όπλο), ανάγκαζαν ωστόσο το υποβρύχιο να καταδύεται αμέσως μετά την επίθεση. Δεδομένου ότι η ταχύτητα κατάδυσης ήταν σημαντικά μικρότερη των πλοίων επιφανείας, αυτά διέφευγαν από μόνα τους τον κίνδυνο. Κατά τον Α΄παγκόσμιο πόλεμο, τα γερμανικά υποβρύχια βύθισαν 5708 εμπορικά πλοία (11 εκατομμύρια dwt) και 62 πολεμικά πλοία (538 χιλιάδες dwt).
1918-1920: Κατασκευή των πρώτων ενεργών ηχοεντοπιστικών συσκευών, με βάση το χαλαζία (πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο), μετά από Αγγλο-Αμερικανική συνεργασία. Η εποχή των υδροακουστικών εντοπιστικών συστημάτων έχει ήδη αρχίσει.
1923: Ίδρυση του τμήματος ακουστικών ερευνών, στο NRL (Naval Research Laboratory) των ΗΠΑ.
Σχήμα 14: Το HMS M2 απετέλεσε ένα υποβρύχιο “monitor” του Ηνωμένου Βασιλείου, που ολοκληρώθηκε το 1919 και μετατράπηκε το 1927 σε υποβρύχιο-αεροπλανοφόρο. Ήταν ένα από τα τρία σκάφη κλάσης Μ που ολοκληρώθηκαν. Τελικά, το συγκεκριμένο ναυάγησε στο Lyme Bay του Dorset της Βρετανίας, στις 26 Ιανουαρίου 1932.
1931-1934: Εγκατάσταση των πρώτων επιχειρησιακών ενεργών sonar σε αμερικάνικα πολεμικά πλοία. Σε κάποια αντιτορπιλικά είχε προηγηθεί η εγκατάσταση της συσκευής QA, όμως ως η πρώτη επιχειρησιακή αμερικανική συσκευή sonar θεωρείται η QB (πιεζοηλεκτρικών κρυστάλλων Rochelle), από το 1931. Λίγο αργότερα εμφανίστηκε και η βελτιωμένη συσκευή QC (μαγνητοσυστολής, νικελίου).[iv]
1935: Η ηχοεντοπιστική συσκευή Gruppenhorchgerät ή GHG (της ELAC) εγκαθίσταται στα γερμανικά υποβρύχια (U-boats). Περιλαμβάνει πλευρικές συστοιχίες πιεζοηλεκτρικών υδροφώνων (κρυστάλλων Seignette / Rochelle), με κεντρικές συχνότητες λειτουργίας 1, 3 & 6 kHz.
1937: Ο ερευνητής επιστήμονας R. Steinberger του NRL εφάρμοσε για πρώτη φορά τη θεωρία των ακτίνων (ray theory) για να ερμηνεύσει τα διάφορα φαινόμενα διάδοσης του ήχου στη θάλασσα.
1943: Οι ερευνητές J. Ide, R. Post και W. Fry του NRL αναπτύσσουν το πρώτο μοντέλο ηχητικής διάδοσης σε ρηχά νερά, με βάση τη θεωρία των κανονικών ιδιορρυθμών (normal mode theory).
Γενικά, στο διάστημα του μεσοπολέμου (δεκαετίες 1920 και 1930) αναπτύχθηκαν αρκετές ενεργητικές ηχοεντοπιστικές συσκευές που λειτουργούσαν κυρίως στην περιοχή των υψηλών συχνοτήτων 10 – 30 kHz. Επίσης, από τον Οκτώβριο του 1941, πλοία του αμερικανικού ναυτικού ήταν εξοπλισμένα με βαθυθερμογράφους (εφεύρεση του ωκεανογράφου Athelstan Frederick Spilhaus, από το 1937).
Το γερμανικό καταδρομικό Prinz Eugen[v] διέθετε στην πλώρη του μια σύμμορφη (conformal) συστοιχία υδροφώνων (παθητικό sonar), για την επιβίωσή του από τις τορπιλικές επιθέσεις.
Στις σκοτεινότερες μέρες του Β΄παγκοσμίου πολέμου, περίπου 120 γερμανικά υποβρύχια περιπολούσαν τον Ατλαντικό καθ’ ομάδες (wolfpacks), βυθίζοντας ανηλεώς τα πλοία των αμερικανικών νηοπομπών που εισήγαγαν προμήθειες προς τη Μ. Βρετανία (το Μάρτιο του 1943 υπήρχαν συνολικά σε ενέργεια περί τα 240 U-boats).[vi] Παρά την αρχική επιτυχία των wolfpacks, οι επιχειρήσεις των γερμανικών υποβρυχίων έγιναν όλο και πιο δαπανηρές, καθώς εισήχθησαν ικανότερα ανθυποβρυχιακά αεροσκάφη μεγάλης εμβέλειας, με μικροκυματικό ραντάρ, που μετέτρεψαν τους κυνηγούς σε θηράματα.
Τεχνολογίες, όπως ο γερμανικός ανιχνευτής μικροκυματικών ραντάρ Naxos (με λυχνία magnetron στην S-band), που εγκαταστάθηκε σε γερμανικά υποβρύχια προς το τέλος του πολέμου (FuMB 7 Naxos U), κατάφεραν μόνον κάποια προσωρινά αποτελέσματα. Οι σύμμαχοι βελτίωναν διαρκώς τα εναέρια ραντάρ προς τις υψηλότερες συχνότητες, με αποτέλεσμα να απαιτείται διαρκής εξέλιξη της γερμανικής συσκευής ανίχνευσης. Επίσης, η απόκτηση πληροφοριών σχετικά με τις θέσεις και τα σχέδια των γερμανικών υποβρυχίων, μέσω των βρετανικών μυστικών επιχειρήσεων Ultra, που αποκωδικοποιούσαν τα κρυπτογραφημένα ραδιοσήματα και μηνύματα τηλετύπου (Enigma) έπαιξε επίσης σημαντικό ρόλο στον περιορισμό της απειλής των U-boats και στην καθοδήγηση των ανθυποβρυχιακών προσπαθειών προς μεγαλύτερη επιτυχία.
Κατά τον Β΄παγκόσμιο πόλεμο, οι ανθυποβρυχιακές επιχειρήσεις αναπτύχθηκαν αλματωδώς με τη βοήθεια της επιχειρησιακής έρευνας, με έμφαση στα θέματα σχεδίασης περιπολιών αεροσκαφών, άφεσης/βολής βομβών βάθους και εκτόξευσης ανθυποβρυχιακών βομβίδων, καθώς επίσης σχεδίασης των αμερικανικών νηοπομπών προς την Ευρώπη.[vii] Ένα συμπέρασμα της επιχειρησιακής έρευνας ήταν ότι λιγότερες και μεγαλύτερες νηοπομπές, με περισσότερα πλοία συνοδείας, ήταν πιο βιώσιμες (με λιγότερες απώλειες), από πολλές μικρές νηοπομπές με λιγότερα πλοία συνοδείας.
Σύμφωνα με άλλη έρευνα, βρέθηκε ότι εάν το βάθος πυροδότησης των από αέρος ριπτόμενων βομβών βάθους άλλαζε από 100 ft σε 25 ft, τότε ανέβαινε η πιθανότητα καταστροφής των υποβρυχίων (Pkill). Ο λόγος ήταν, ότι όταν το U-boat εντόπιζε το αεροσκάφος λίγο πριν φτάσει πάνω του, τότε οι βόμβες βάθους στα 100 ft δεν θα προκαλούσαν ζημιά, επειδή το U-boat δεν θα είχε χρόνο να κατέβει μέχρι το βάθος αυτό. Επίσης, αν το U-boat εντόπιζε το αεροσκάφος από πολύ μακριά, τότε είχε χρόνο να αλλάξει πορεία κάτω από το νερό και οι πιθανότητες να προσβληθεί ήταν πολύ μικρές. Ως συμπέρασμα, ήταν πιο αποτελεσματικό για τα αεροσκάφη να επιτίθενται σε υποβρύχια κοντά στην επιφάνεια, από το να επιχειρούν την καταστροφή τους σε μεγαλύτερα βάθη. Πριν από την αλλαγή των ρυθμίσεων των βομβών βάθους από τα 100 ft στα 25 ft, μόλις το 1% των U-boat βυθιζόντουσαν και το 14% υπέφεραν ζημιές. Μετά την αλλαγή, το 7% βυθιζόντουσαν και το 11% υπέφεραν ζημιές. Όσον αφορά στα υποβρύχια που δεν προλάβαιναν να καταδυθούν λίγο πριν δεχτούν επίθεση, ο αριθμός των βυθισμένων αυξήθηκε στο 11% και σε 15% αυτών με ζημιές.
Δοκιμές για να διαπιστωθεί το προτιμότερο χρώμα για να καμουφλάρει τα αεροσκάφη που περιπολούσαν κατά τη διάρκεια της ημέρας στους γκρίζους ουρανούς του Βόρειου Ατλαντικού έδειξαν ότι αυτά που ήταν βαμμένα με λευκό χρώμα δεν εντοπιζόντουσαν κατά μέσο όρο μέχρι να πλησιάσουν 20% πιο κοντά από αυτά που ήταν βαμμένα μαύρα. Αυτή η αλλαγή έδειξε ότι 30% περισσότερα υποβρύχια θα δέχονταν επίθεση και θα βυθίζονταν για τον ίδιο αριθμό θεάσεων.
Επίσης, η σύγκριση των αναλογιών εξόδων προς εισόδων καθιέρωσε δείκτες αποτελεσματικότητας, χρήσιμους στην επιχειρησιακή σχεδίαση. Από τη σύγκριση του αριθμού των ωρών πτήσης των συμμαχικών αεροσκαφών περιπολίας με τον αριθμό των παρατηρήσεων U-boat σε κάποια συγκεκριμένη περιοχή, ήταν δυνατή η ανακατανομή των αεροσκαφών σε πιο παραγωγικές περιοχές περιπολίας. Τέλος, η αναλογία των 60 ποντισμένων ναρκών ανά πλοίο που βυθιζόταν ήταν πολύ συνηθισμένη στην πράξη (γερμανικές νάρκες στα βρετανικά λιμάνια, βρετανικές νάρκες σε γερμανικά δρομολόγια και αμερικανικές νάρκες σε ιαπωνικά δρομολόγια).
Το αμερικανικό ναυτικό έδωσε το μεγαλύτερο βάρος των επιχειρήσεων στη μάχη του Ειρηνικού, όπου εκμεταλλεύτηκε τα συμπεράσματα από τη μάχη του Ατλαντικού. Για παράδειγμα, η επιχειρησιακή έρευνα αποκάλυψε ότι ομάδες τριών αμερικανικών υποβρυχίων ήταν πιο αποτελεσματικές, όταν εμπλέκονται με τους στόχους που εντόπιζαν κατά τις περιπολίες τους.
Οι συμμαχικές απώλειες μέχρι το τέλος του πολέμου έφθασαν τα 3.500 εμπορικά πλοία (23,4 εκατομμύρια dwt) και τα 175 πολεμικά πλοία επιφανείας, με δεκάδες χιλιάδες ανθρώπινα θύματα. Αντίστοιχα, τα αμερικανικά υποβρύχια στον πόλεμο του Ειρηνικού, βύθισαν συνολικά 4,9 εκατομμύρια dwt Ιαπωνικών εμπορικών και πολεμικών πλοίων, χρησιμοποιώντας τορπίλες ευθυτενούς τροχιάς (μέση επιτυχία προσβολής περί το 50% για αποστάσεις βολής 500 m και 13,5% για αποστάσεις 3 km). Τόσο οι αμερικανικές τορπίλες Mk-14 στον Ειρηνικό όσο και οι γερμανικές G7a στον Ατλαντικό παρουσίαζαν σοβαρά προβλήματα αξιοπιστίας κατά τα πρώτα χρόνια του πολέμου.
Μετά τον 2ο Παγκόσμιο
Προς το τέλος του πολέμου εμφανίστηκαν τα πρώτα Doppler sonar. Όμως, οι σημαντικότερες εξελίξεις στον τομέα των ηχοεντοπιστικών συστημάτων ακολούθησαν μεταπολεμικά. Οι υπερδυνάμεις της εποχής άρχισαν να κατασκευάζουν μεγάλους υποβρύχιους στόλους, πολλοί από τους οποίους ήταν οπλισμένοι με πυρηνικά όπλα. Η μεταπολεμική περίοδος χαρακτηρίζεται από μια πραγματική επανάσταση της ανάπτυξης των υποβρυχίων, τα οποία μετεξελίχθηκαν σε ένα μέσο ολοένα πιο αθόρυβο, πιο γρήγορο, πιο ευέλικτο, με ικανότητα κατάδυσης σε μεγαλύτερα βάθη για μεγαλύτερες χρονικές περιόδους και με περισσότερο βελτιωμένα όπλα και συστήματα εντοπισμού και παρακολούθησης στόχων σε μεγαλύτερες αποστάσεις. Έτσι, μπορούσαν να λειτουργούν αποτελεσματικότερα, ανεξάρτητα μεμονωμένα και η τακτική των ομάδων (wolfpacks) του β΄ παγκοσμίου πολέμου δεν χρειαζόταν πλέον. Ως απάντηση στην αυξημένη νέα απειλή, διάφορα έθνη επέλεξαν να επεκτείνουν τις ανθυποβρυχιακές τους δυνατότητές. Η μετέπειτα ανάπτυξη πυρηνικών υποβρυχίων ικανών να φέρουν βαλλιστικούς πυραύλους, κατέστησε την πρόοδο των τεχνικών του ανθυποβρυχιακού πολέμου κορυφαία προτεραιότητα.
Κατά τη διάρκεια του Ψυχρού πολέμου, για την αποτελεσματικότερη αντιμετώπιση των πυρηνοκίνητων υποβρυχίων εμφανίστηκαν εξειδικευμένες εκδόσεις τορπιλών βαρέως τύπου, όπως επίσης και από αέρος ριπτόμενες βόμβες βάθους, εξοπλισμένες με μικρή πυρηνική κεφαλή.[viii]
Από τις αρχές της δεκαετίας ΄50 κατασκευάστηκαν και οι πρώτες αξιόπιστες, αυτοκατευθυνόμενες, ελαφρές ανθυποβρυχιακές τορπίλες (για την καταστροφή υποβρυχίων), ενώ η τακτική χρήσης συμβατικών βομβών βάθους ουσιαστικά αρχίζει να υποχωρεί μέσα στη δεκαετία αυτή. Επίσης, εμφανίστηκαν οι πρώτες μόνιμα εγκατεστημένες συστοιχίες υδροφώνων βυθού (αμερικανικό σύστημα ακουστικής επιτήρησης SOSUS), τοποθετημένων στον πυθμένα της θάλασσας και συνδεδεμένες με υποβρύχια καλώδια σε εγκαταστάσεις στην ξηρά, για τον εντοπισμό θέσεων υποβρυχίων μέσω τριγωνισμού. Ταυτόχρονα, εισήχθη η εφαρμογή τεχνικών φασματικής ανάλυσης και καταγραφής χαμηλών συχνοτήτων (LOFAR).
Οι επιστημονικές ανακαλύψεις στον τομέα της στατιστικής θεωρίας, όπως πχ η συνάρτηση Marcum (1947),[ix] η κατανομή Rice (1948)[x] και οι κατανομές Swerling (1954)[xi] συνέβαλλαν στην ανάπτυξη της ανίχνευσης σημάτων μέσα σε θόρυβο και έθεσαν τις βάσεις για τη σύγχρονη θεωρία εντοπισμού. Το 1958, οι τεχνικές επεξεργασίας παλμών FM εφαρμόστηκαν στο υποβρύχιο USS Nautilus (SSN-571), παρέχοντας ακριβέστατες πληροφορίες για πλοήγηση κάτω από τα στρώματα πάγου της Αρκτικής. Το sonar του εν λόγω υποβρυχίου διέθετε μηχανικά περιστρεφόμενο προβολέα και αρκετά υψηλή ανάλυση, ώστε να μπορεί να εντοπίζει ακόμη και νάρκες. Μετά από το 1960, οι συσκευές αυτές αντικαταστάθηκαν από προηγμένα συστήματα ηλεκτρονικής σάρωσης, χωρίς καθόλου δηλαδή μηχανισμούς μηχανικής περιστροφής.
1953 – 1954: Η άφιξη των πυρηνικών υποβρυχίων εντείνει τον ψυχρό πόλεμο. Το αμερικανικό υποβρύχιο Nautilus (SSN-571) αποτέλεσε το πρώτο παγκοσμίως με πυρηνική πρόωση SSN (καθέλκυση 1955). Επίσης, αποτέλεσε το πρώτο υποβρύχιο που διήλθε το Βόρειο πόλο σε κατάδυση (3 Αυγούστου 1958), κατά τη διάρκεια ενός τετραήμερου ταξιδιού από τον Ειρηνικό προς τον Ατλαντικό ωκεανό. Το σοβιετικό ναυτικό καθέλκυσε το πρώτο αντίστοιχο υποβρύχιο (SSN) κλάσης November (Project 627), το 1958.
16/9/1955: Ένα τροποποιημένο συμβατικό υποβρύχιο κλάσης Zulu–IV (Project 611) εκτόξευσε τον βαλλιστικό πύραυλο R-11FM (SS–N-1 Scud–A). Οι Σοβιετικοί εγκατέστησαν πρώτοι βαλλιστικούς πυραύλους SLBM σε επιχειρησιακά υποβρύχια. Στο διάστημα 1956-57 ακολούθησαν πέντε επιπρόσθετα επιχειρησιακά συμβατικά υποβρύχια κλάσης Zulu–V, με δύο πυραύλους R-11FM το καθένα. Επόμενη εξέλιξη απετέλεσαν οι βαλλιστικοί πύραυλοι SS–N-4 Sark (R-13), εμβέλειας μόλις 600 km, σε υποβρύχια επίσης συμβατικής πρόωσης (SSB), όπως τα κλάσης Golf (Project 629)[xii] το 1958, ενώ αργότερα (1961) και σε πυρηνικής πρόωσης (SSBN) κλάσης Hotel (Project 658).
10/5/1960: To πυρηνικής πρόωσης αμερικανικό υποβρύχιο Triton (SSRN/SSN-586) διεξήγαγε τον πρώτο σε κατάδυση περίπλου της γης, σε ένα ταξίδι 84 ημερών, καλύπτοντας συνολικά 36.000 ναυτικά μίλια.
20/7/1960: To αμερικανικό υποβρύχιο George Washington (SSBN-598) με αδρανειακό σύστημα ναυτιλίας ήταν το πρώτο παγκοσμίως πυρηνικό υποβρύχιο, φορέας βαλλιστικών πυραύλων (SSBN). Αποτελούσε επιμηκυμένο Scorpion, εξοπλισμένο με 16 πυραύλους Polaris A1 (στερεών καυσίμων δύο σταδίων με δυνατότητα υποθαλάσσιας εκτόξευσης), εμβέλειας 1380 ναυτικών μιλίων. Τα πρώτα βαλλιστικά βλήματα Polaris (A1, A2, A3),[xiii] ακολούθησαν διαδοχικά τα Poseidon ή C3 (1971-1990) και τα τρίτης γενιάς Trident Ι ή C4 (1979-2005) και Trident ΙΙ ή D5 (1990-2040), εμβέλειας άνω των 10 χιλιάδων km.[xiv]
Δεκαετίες 50-60: Ανάπτυξη ηχοεντοπιστικών συστημάτων μεταβλητού βάθους VDS (Variable Depth Sonar). Ως το πρώτο σύστημα VDS φέρεται το αμερικανικό AN/SQS-6, με σχετικά υψηλή συχνότητα λειτουργίας (22.4 kHz). Επίσης, ανθυποβρυχιακά ελικόπτερα, ικανά να επιχειρούν σχεδόν από οποιοδήποτε πολεμικό πλοίο επιφανείας και εξοπλισμένα με ηχοεντοπιστικές συσκευές και τορπίλες, έγιναν συνηθισμένα κατά τη δεκαετία του 1960. Στην ίδια περίοδο εμφανίστηκαν βελτιωμένα αεροσκάφη ναυτικής περιπολίας με σταθερές πτέρυγες, ικανά να καλύπτουν τεράστιες θαλάσσιες περιοχές. Οι ανιχνευτές μαγνητικών διαταραχών (MAD), οι ανιχνευτές καυσαερίων ντίζελ (ΕΤΙ), οι ηχοσημαντήρες (sonobuoys) και τεχνολογίες ηλεκτρονικού πολέμου έγιναν επίσης βασικό στοιχείο των ανθυποβρυχιακών δυνατοτήτων και επιχειρήσεων. Τα επιθετικά υποβρύχια, κατασκευασμένα ειδικά για τον εντοπισμό και την καταστροφή άλλων υποβρυχίων, απετέλεσαν επίσης βασική συνιστώσα των επιχειρήσεων αυτών. Ένας άλλος τομέας εξέλιξης ήταν οι πρώτες μεταφερόμενες ανθυποβρυχιακές τορπίλες με πύραυλο, όπως πχ ASROC, Ikara, Malafon, κτλ.
Δεκαετία 1970: Επιτυγχάνεται σημαντική μείωση της ανακλαστικότητας (Target Strength) των πυρηνικών υποβρυχίων, μέσω της εκτεταμένης εφαρμογής ανηχοϊκών επιστρώσεων (anechoic cladding). Επίσης, η ΕΣΣΔ εξαλείφει τη μεγάλη ποιοτική υστέρηση στον τομέα των υποβρυχίων.
Ένα από τα βασικά καθήκοντα του σοβιετικού υποβρύχιου στόλου στην περίοδο του ψυχρού πολέμου, ήταν η εξουδετέρωση των εχθρικών μονάδων επιφανείας (μεγάλων εμπορικών πλοίων και ομάδων αεροπλανοφόρων), αλλά και των αμερικανικών πλοίων συνοδείας. Για το σκοπό αυτό, ο κύριος κορμός του σοβιετικού τορπιλικού δυναμικού περιλάμβανε τις βαρέως και υπερβαρέως τύπου τορπίλες 53-65K και 65-76. Ιδιαίτερα αποτελεσματική φέρεται η τερατωδών διαστάσεων τορπίλη 65-76, διαμέτρου 650 mm και μήκους 9+ m, η οποία θα μπορούσε να προκαλέσει σοβαρές βλάβες ακόμη και σε αεροπλανοφόρα (μια και μοναδική επιτυχής προσβολή από τορπίλη 65-76, θα αρκούσε για τη βύθιση ολόκληρου αεροπλανοφόρου).
Η περίοδος από το 1965 έως τα μέσα της δεκαετίας του 1970 χαρακτηρίζεται από την εμφανέστατα διαφορετική σχεδιαστική φιλοσοφία των υποβρυχίων μεταξύ Αμερικανών και Σοβιετικών. Το Αμερικανικό Ναυτικό αναζητούσε μεθόδους περιορισμού της εκπομπής θορύβου των υποβρυχίων, καθώς επίσης μεθόδους βελτίωσης του παθητικού ηχοεντοπισμού. Οι Σοβιετικοί προσπαθούσαν να εξελίξουν τα υποβρύχιά τους, ώστε να αντιμετωπίσουν τις τακτικές και στρατηγικές απειλές από τη δύση. Η ουσιαστική διαφορά ήταν ότι ενώ οι Αμερικανοί ανέπτυσσαν αυτόνομα τα πυρηνικά τους υποβρύχια και δημιουργούσαν ένα εντελώς νέο επιχειρησιακό περιβάλλον, οι Σοβιετικοί προσπαθούσαν να προσαρμοσθούν σε αυτό το συγκεκριμένο περιβάλλον. Το γεγονός αυτό, οδήγησε αρκετές φορές τους Σοβιετικούς να αναπτύξουν κάποια εντυπωσιακά υποβρύχια, όπως πχ το ZhTS, Papa (Κ-162 και ανασκευασμένο αργότερα K-222, με ανθεκτικό από τιτάνιο,[xv] το μοναδικό παγκοσμίως με καταγεγραμμένο ρεκόρ ταχύτητας 44.7 knots σε κατάδυση),[xvi] όπως επίσης και τα κλάσης Alfa (με ανθεκτικό τιτανίου, μέγιστη ταχύτητα 41 knots).
Κάθε τέτοια εξέλιξη προκαλούσε αρχικά αναστάτωση στο Αμερικανικό Ναυτικό, το οποίο αναζητούσε κάποια άμεση απάντηση. Ο ανταγωνισμός κρίθηκε τελικά υπέρ των Αμερικανών, επειδή οι τεχνολογικές εξελίξεις των Σοβιετικών ήταν πολλές φορές ασταθείς και μεσοπρόθεσμα προβληματικές, ενώ οι αντιδράσεις των Αμερικανών αφορούσαν στο επίπεδο αναδιαμόρφωσης των ανθυποβρυχιακών τους τακτικών και όπλων, παραμένοντας σταθεροί στο βασικό άξονα του περαιτέρω περιορισμού του εκπεμπόμενου αυτοθορύβου των μονάδων τους και της βελτίωσης των μέσων παθητικού ηχοεντοπισμού.
Κατά την περίοδο 1960-1980, το USN βασίστηκε πολύ στην εύκολη παθητική ανίχνευση, αναγνώριση και παρακολούθηση των σοβιετικών υποβρυχίων, ιδιαίτερα με τη χρήση ηχοσημαντήρων από αεροσκάφη ναυτικής περιπολίας. Όμως, ήδη από το 1960, και κυρίως κατά τις δεκαετίες ’70 & ‘80, τα νεότερα πυρηνικά υποβρύχια τα οποία γενικά ήταν περισσότερο θορυβώδη ως προς τα αντίστοιχα συμβατικής πρόωσης,[xvii] σταδιακά άρχισαν να καθίστανται δραματικά αθόρυβα (περίπου κατά 35 dB ή 3.000 φορές). Αυτή η κατακόρυφη πτώση του εκπεμπόμενου θορύβου είχε ως αποτέλεσμα οι αποστάσεις παθητικού ηχοεντοπισμού να μειωθούν από μερικές εκατοντάδες ναυτικά μίλια, σε μόλις μερικές χιλιάδες γυάρδες.[xviii] Αμέσως μετά τη λήξη του ψυχρού πολέμου, το γεγονός αυτό συνέπεσε με εντυπωσιακή μείωση του παγκόσμιου υποβρύχιου δυναμικού (ιδιαίτερα του πυρηνοκίνητου).[xix] Όμως, η αριθμητική αυτή εικόνα άρχισε πάλι να ανατρέπεται τα τελευταία χρόνια.
Σχήμα 15: (Αριστερά) Κατά τη δεκαετία του 1970, τα υποβρύχια ήταν αρκετά θορυβώδη και μπορούσαν να ανιχνευθούν από τα παθητικά sonar πολύ πριν πλησιάσουν αρκετά ώστε να βάλλουν τα σχετικά μικρής εμβέλειας όπλα τους. (Δεξιά) Τα σημερινά υποβρύχια είναι πλέον αθόρυβα και μπορούν να εκτοξεύουν τα μεγάλης εμβέλειας όπλα τους, πολύ πριν εντοπισθούν από τα παθητικά sonar. Έτσι, απαιτείται πλέον η χρήση ενεργητικών (ενεργών) sonar και άλλων τεχνικών.
Το άρθρο θα συνεχιστεί στο γ’ και τελευταίο μέρος, με τις νεότερες εξελίξεις.
ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ
[i] Το τραγικό ναυάγιο του Τιτανικού που παρέσυρε στο θάνατο πάνω από 1.500 ανθρώπινες ζωές, κλονίζοντας παράλληλα την εμπιστοσύνη του κόσμου στη μοντέρνα τεχνολογία, απετέλεσε επίσης και την αφετηρία (1914) για τη δημιουργία της μετέπειτα γνωστής διεθνούς σύμβασης SOLAS (Safety Of Life At Sea). Η συγκεκριμένη σύμβαση ουσιαστικά τέθηκε σε ισχύ τη δεκαετία του 1960, μετά από την ίδρυση του Διεθνούς Ναυτιλιακού Οργανισμού (IMO), και αφορά στις ελάχιστες απαιτήσεις/προδιαγραφές για την ασφάλεια των εμπορικών πλοίων (κατασκευή, εξοπλισμός και λειτουργία).
[ii] Συσκευή παρόμοια με sonar, για τον παθητικό εντοπισμό (ακρόαση) παγόβουνων, είχε εφεύρει ο Αμερικανός ναυπηγός Lewis Nixon, από το 1906, χωρίς όμως να δοθεί ιδιαίτερη σημασία.
[iii] Το ακρωνύμιο SONAR (SOund Navigation And Ranging) προτάθηκε από τον καθηγητή ακουστικής Frederick V. (Ted) Hunt του πανεπιστημίου Harvard, το 1942. Η χρήση του όρου, με ταυτόχρονη κατάργηση του αντίστοιχου ASDIC επισημοποιήθηκε με την ίδρυση του ΝΑΤΟ, το 1949.
[iv] Η πρώτη ηχοεντοπιστική συσκευή QA του NRL, από το 1927, ήταν βασισμένη στη σχεδίαση κρυστάλλων χαλαζία του Langevin (1917-1918).
[v]Μετά τον πόλεμο, το σκάφος αυτό χρησιμοποιήθηκε από τους αμερικανούς ως πλωτός στόχος κατά τη δοκιμή μιας ατομικής βόμβας στην ατόλη Μπικίνι. Βυθίστηκε το 1946 από διαρροή, στην ατόλη Kwajalein των νησιών Marshall.
[vi] Ο ναύαρχος Karl Doenitz, διοικητής των γερμανικών υποβρυχίων και διάδοχος του Χίτλερ στην Καγκελαρία μετά από την αυτοκτονία του τελευταίου στις 30 Απριλίου 1945, επιθυμούσε κατά τη διάρκεια του πολέμου να φθάσει συνολικά τον αριθμό των 300 U-boats σε ενεργή υπηρεσία, γεγονός το οποίο δεν έγινε ποτέ κατορθωτό. Καθ’ όλη τη διάρκεια του πολέμου, τα γερμανικά ναυπηγεία κατασκεύασαν συνολικά 1156 υποβρύχια, τα περισσότερα από τα οποία καταστράφηκαν.
[vii] Η επιχειρησιακή έρευνα / ανάλυση (operations ή operational research / analysis) εφαρμόσθηκε στις πολεμικές επιχειρήσεις του β΄ παγκοσμίου πολέμου, ενώ αργότερα επεκτάθηκε και σε πολιτικές εφαρμογές. Αποτελεί διεπιστημονική μαθηματική επιστήμη που υποβοηθά στη λήψη αποφάσεων και στη διαχείριση, για τη βέλτιστη χρήση των διατιθέμενων μέσων και για την επίτευξη του σκοπού, ενώ επικεντρώνεται στην αποτελεσματική χρήση της τεχνολογίας. Ειδικότερα στις ανθυποβρυχιακές επιχειρήσεις, μέσω εφαρμογής μαθηματικών μοντέλων, στατιστικής ανάλυσης, προσομοιώσεων και αναλυτικής συλλογιστικής βοηθά στη λήψη απόφασης για την απόκτηση και κατανομή των απαιτούμενων δυνατοτήτων / μέσων, τη βέλτιστη ανάπτυξη / διάταξη / χρήση αυτών για την εκπλήρωση της αποστολής (έρευνα για τον εντοπισμό υποβρυχίων σε συγκεκριμένες περιοχές για δεδομένο χρονικό διάστημα), καθώς επίσης και για τον προσδιορισμό τομέων μελλοντικής επιστημονικής έρευνας και ανάπτυξης.
[viii] Όλα αυτά τα όπλα απομακρύνθηκαν από την ενεργό υπηρεσία μετά τη λήξη του ψυχρού πολέμου, κατά τη δεκαετία του 1990.
[ix] Η πιθανότητα εντοπισμού ασύμφωνα ολοκληρωμένων Ν δειγμάτων σε περιβάλλον Gaussian θορύβου, για σταθερή τιμή SNR ενός λαμβανόμενου παλμού και για συγκεκριμένο κατώφλι απόφασης, μπορεί να εξισωθεί αξιόπιστα και με υψηλή ακρίβεια με τη γενικευμένη Q συνάρτηση Marcum.
[x] Γενικά, το πλάτος της αντήχησης ακολουθεί την κατανομή Rice ή Rician, ενώ εάν αγνοηθεί η συνιστώσα της αντήχησης βυθού τότε ακολουθεί την κατανομή Rayleigh.
[xi] Με τις εφαρμογές sonar σχετίζονται περισσότερο τα τυποποιημένα μοντέλα διακύμανσης του λαμβανόμενου σήματος Swerling II & IV (διακύμανση από παλμό σε παλμό).
[xii] Στις 8 Μαρτίου 1968, εξερράγη από ατύχημα στον Ειρηνικό ωκεανό, το Κ-129, ένα σοβιετικό συμβατικό υποβρύχιο βαλλιστικών πυραύλων, κλάσης Golf II.
[xiii]Το 1968, τέθηκε σε υπηρεσία το πρώτο Βρετανικό SSBN Resolution, το οποίο έφερε 16 πυραύλους Polaris A3, σε μεγάλο βαθμό όμοιο με τα αντίστοιχα της εποχής Αμερικανικά SSBN Lafayette.
[xiv] Σήμερα, το οπλικό σύστημα D5, πέραν των αμερικανικών SSBN Ohio, εξοπλίζει επίσης και τα τέσσερα Βρετανικά SSBN Vanguard (καθελκύσεις από το 1994 και μετά). Ένα τέτοιο υποβρύχιο φέρει έως και 16 πυραύλους Trident II, καθένας από τους οποίους μπορεί να μεταφέρει έως και 12 πυρηνικές κεφαλές. Ο πραγματικός αριθμός των μεταφερόμενων πυρηνικών κεφαλών είναι 48 ανά σκάφος. Η κλάση Dreadnought πρόκειται να αντικαταστήσει την κλάση Vanguard, μέχρι τις αρχές του 2030.
Τα παλαιά εναπομείναντα 14 αμερικανικά SSBN Ohio (εκτοπίσματος 18.750 τόνων) έχουν δυνατότητα μεταφοράς έως 24 πυραύλων Trident II (D5), καθένας από τους οποίους μπορεί να μεταφέρει έως και 12 (αλλά περιορίζονται λόγω συμφωνιών σε 8) θερμοπυρηνικές κεφαλές W88 των 475 κιλοτόνων ΤΝΤ ή W76 των 100 κιλοτόνων ΤΝΤ.
Στα επόμενα χρόνια προγραμματίζεται η αντικατάσταση των υποβρυχίων Ohio, από 12 λίγο μεγαλύτερα SSBN τύπου Columbia, με εκτόπισμα 20.800 τόνων, που θα φέρουν μόνο 16 βλήματα Trident II (D5). Το μεγαλύτερο μέρος νέων σκαφών καταλαμβάνεται από ένα μοντέρνο αντιδραστήρα και έναν ηλεκτρικό κινητήρα μόνιμου μαγνήτη, ο οποίος είναι τεράστιος και εξαιρετικά αθόρυβος. Τα νέα σκάφη βασίζονται στην τεχνολογία των επιθετικών υποβρυχίων τύπου Virginia.
[xv] Το τιτάνιο διαθέτει υψηλότερη μηχανική αντοχή στις πιέσεις, επιτρέποντας στο υποβρύχιο να καταδύεται πολύ βαθύτερα. Επίσης, είναι πολύ ελαφρύ υλικό, επιτρέποντας στο υποβρύχιο ν’ αναπτύσσει υψηλότερες ταχύτητες. Ταυτόχρονα, είναι ανθεκτικό στη θαλάσσια διάβρωση και παραμαγνητικό υλικό, δηλαδή δεν εντοπίζεται εύκολα από τις συσκευές ανίχνευσης μαγνητικών ανωμαλιών (MAD). Το τιτάνιο είναι όμως σπάνιο μέταλλο, υψηλού κόστους και δύσκολης κατεργασίας, το οποίο απαιτεί πολύ εξειδικευμένους χώρους εργασίας και κατάλληλα εκπαιδευμένο προσωπικό.
[xvi] Στη μέγιστη ταχύτητα, ο θόρυβος στους χώρους του πληρώματος έφθανε το αναπάντεχο επίπεδο των 100 dB.
[xvii] Σημαντικές πηγές θορύβου στις χαμηλές συχνότητες αποτελούσαν οι αντλίες κυκλοφορίας του νερού ψύξης του αντιδραστήρα, καθώς επίσης και οι μειωτήρες στροφών του άξονα μετάδοσης κίνησης από τον ατμοστρόβιλο στις προπέλες.
[xviii]1 γυάρδα = 0.9144 m και 1 ναυτικό μίλι = 1852 m (» 2000 γυάρδες).
[xix] Κατά τη διάρκεια του ψυχρού πολέμου, η Σοβιετική Ένωση κατείχε τον πολυπληθέστερο στόλο επιχειρησιακών υποβρυχίων, τα νεότερα εκ των οποίων διέθεταν για την εποχή τους αξιοσημείωτες δυνατότητες. Κατά την περίοδο της κρίσης της Κούβας (1962), η Σοβιετική ένωση διέθετε 300+ συμβατικά και πυρηνικά υποβρύχια, αριθμό τον οποίο ολόκληρο το ΝΑΤΟ δεν ήταν σε θέση να αντιμετωπίσει.
Tο 2004 υπήρχαν σε επιχειρησιακή κατάσταση λειτουργίας περί τα 500 συμβατικά και πυρηνικά υποβρύχια, σε περισσότερες από 40 χώρες, τα οποία ανήκαν σε 30 περίπου διαφορετικά μοντέλα/τύπους (σχεδόν 400 από αυτά ήταν συμβατικά). Το 2008, περίπου 385 υποβρύχια (105 πυρηνοκίνητα και 280 συμβατικά) ήταν επιχειρησιακά, παγκοσμίως. Το 2015, πάνω από 225 υποβρύχια ανήκαν σε μη συμμαχικές προς το ΝΑΤΟ χώρες. Το 2016, υπήρχαν σε επιχειρησιακή κατάσταση λειτουργίας περί τα 451 υποβρύχια, συνολικά.
Το 2021, υπήρχαν περίπου 510 υποβρύχια διαφόρων τύπων. Μεταξύ αυτών, το Ρωσικό ναυτικό διέθετε σε επιχειρησιακή κατάσταση 5 SSBN κλάσης Borei εξοπλισμένα το καθένα με 16 πυραύλους SLBM τύπου Bulava. Επίσης, διέθετε περί τα 23 SSN/SSGN και περί τα 22 συμβατικά υποβρύχια (Kilo class/Project 877, Improved Kilo class/Project 636.3, 636.6 και ένα Lada). Τα πολύ αθόρυβα, μη αναερόβιας πρόωσης υποβρύχια του Project 636 είναι γνωστά στο δυτικό κόσμο και ως Black Holes. Διαθέτουν πηδάλια επενδυμένα με ηχοαπορροφητικό υλικό (echo-absorbing fins) και εξοπλίζονται με πυραύλους cruise για την προσβολή στόχων ξηράς.
Αντίστοιχα, περιορίστηκε και η συνολική δύναμη των αμερικανικών υποβρυχίων. Το USN διαθέτει 47 επιχειρησιακά SSN (19 κλάσης Virginia και 28 κλάσης Los Angeles), μόλις 14 SSBN και 4 SSGN (μετασκευασμένα SSBN με 154 Tomahawk έκαστο).
Η Κίνα διαθέτει πάνω από 80 υποβρύχια διαφόρων τύπων (2021), τα οποία παραμένουν αρκετά θορυβώδη και σχετικά εύκολα ανιχνεύσιμα (στο επίπεδο των αντίστοιχων σοβιετικών της δεκαετίας του 1970), ενώ συνεχώς κατασκευάζει περισσότερα. Από αυτά, έξι είναι SSBN (κλάσης Jin / Type 094), έξι SSN και 50 συμβατικά SSK, ενώ 17 από τα τελευταία αποτελούν τα αναερόβιας πρόωσης (AIP) κλάσης Yuan.
