Η επιστήμη πίσω από το πώς τα υποβρύχια μένουν κρυμμένα

Μια από τις πιο έξυπνες εξελίξεις της ναυτικής επιστήμης και του πολέμου είναι αναμφίβολα το υποβρύχιο. Με τον πλήρως σφραγισμένο σχεδιασμό του, ένα πυρηνικό υποβρύχιο μπορεί να μείνει βυθισμένο για μήνες, σέρνοντας αθόρυβα πίσω και κάτω από εχθρικά σκάφη, είτε κατασκοπεύοντας τις επιχειρήσεις τους είτε εκτελώντας άμεσες επιθέσεις με τορπίλες. Αυτό είναι καλό, καθώς χρειάζεται πολύς χρόνος για να ανεφοδιαστεί ένα πυρηνικό υποβρύχιο. Φυσικά, δεδομένου ότι τα υποβρύχια ήταν τόσο έξυπνα, έχουν εμφανιστεί πολλά αντίμετρα εναντίον τους, όπως ενεργό και παθητικό σόναρ, αλλά τα υποβρύχια έχουν σχεδιαστεί και λειτουργούν με τέτοιο τρόπο ώστε να αποφεύγονται και τα δύο, όπως τα σώματα σόναρ και οι τεχνικές πιλοτικής που εκμεταλλεύονται τις ιδιότητες καμπυλότητας του ωκεανού νερού.

Τα σύγχρονα υποβρύχια είναι σχεδιασμένα με τέτοιο τρόπο ώστε, ενώ δεν είναι αδύνατο να τα ping με έναν ενεργό παλμό σόναρ, είναι εκθετικά πιο δύσκολο να γίνει αυτό χωρίς προσεκτικά εκπαιδευμένο αυτί και συνεχή επαγρύπνηση. Όχι μόνο αυτό, αλλά τα υποβρύχια είναι επίσης σχεδιασμένα για να μειώνουν τον συνολικό θόρυβο που κάνουν και οι πιλότοι τους είναι εκπαιδευμένοι για τον απόλυτο προσεκτικό έλεγχο, όλα αυτά για την αποφυγή παθητικών παλμών σόναρ. Η ικανότητα ενός υποβρυχίου να εξαφανίζεται τόσο από την όραση όσο και από το σόναρ μπορεί να φαίνεται σχεδόν υπερφυσική, αλλά υπάρχει μια απλή επιστήμη πίσω από κάθε πτυχή των εντυπωσιακών δυνατοτήτων stealth ενός υποβρυχίου.

Όταν πρόκειται για αναζήτηση στόχων και εχθρών στον ωκεανό, το σόναρ είναι το πρώτο και κύριο εργαλείο για όλες τις ναυτικές δυνάμεις. Σε αντίθεση με το ραντάρ, το οποίο προορίζεται να κάνει ping στόχους στη γη και στον ουρανό, το σόναρ είναι ειδικά σχεδιασμένο να αντηχεί στα σκοτεινά βάθη του ωκεανού. Ένας χειριστής σόναρ μπορεί να εκπέμψει έναν ενεργό παλμό, καταγράφοντας την παρουσία οποιωνδήποτε αντικειμένων, ζώων ή σκαφών από τα οποία κάνει ping (ηχώ). Προφανώς, εάν ένα υποβρύχιο χτυπηθεί από αυτόν τον παλμό, η θέση του θα διακυβευόταν αμέσως. Εδώ μπαίνει στο παιχνίδι το σχήμα ενός υποβρυχίου.

Για να καταγραφεί πραγματικά ένας παλμός σόναρ, πρέπει να αναπηδήσει απευθείας από όποια επιφάνεια κάνει ping. Εάν δεν αναπηδήσει, δεν θα εγγραφεί ή θα εγγραφεί μόνο αμυδρά και ατελέσφορα. Τα υποβρύχια είναι ειδικά σχεδιασμένα με κομψά, κεκλιμένα σώματα, επειδή αυτό το στρογγυλό σχήμα καθιστά δύσκολη έως αδύνατη την άμεση αναπήδηση ενός παλμού σόναρ. Ως πρόσθετο μέτρο, ορισμένα υποβρύχια μπορεί να είναι επικαλυμμένα με ένα μονωτικό υλικό όπως το καουτσούκ, το οποίο απορροφά τους παλμούς σόναρ εκτός από τη διασπορά τους. Με όλα αυτά τα μέτρα, εάν ένας χειριστής σόναρ λάμβανε ένα ping από τον ενεργό παλμό του, θα ήταν εξαιρετικά θορυβώδες και ασαφές, αναγκάζοντάς τον να συνεχίσει να σαρώνει και να δίνει χρόνο στο υποβρύχιο να διαφύγει.

Ενώ το ενεργό σόναρ ενεργοποιείται χειροκίνητα από έναν χειριστή σε ένα σκάφος, δεν είναι το μόνο είδος σόναρ για το οποίο πρέπει να ανησυχούν οι πιλότοι των υποβρυχίων. Υπάρχει επίσης ένα παθητικό σόναρ το οποίο, αντί να εκπέμπει άμεσους παλμούς, ακούει παθητικά τους θορύβους του περιβάλλοντος από τον ωκεανό. Ακόμα κι αν η επιφάνεια ενός υποβρυχίου καταστρέψει ενεργούς παλμούς σόναρ, αν παράγει μεγάλους, εμφανείς θορύβους, ένα παθητικό σόναρ θα το πιάσει.

Για να εμποδίσουν τις προσπάθειες παρακολούθησης από το παθητικό σόναρ, τα υποβρύχια έχουν ενσωματωμένα μερικά κόλπα στα φυσικά τους σχέδια, ενώ οι πιλότοι εκπαιδεύονται με μερικούς τρόπους για να αποφεύγουν τον θόρυβο. Η μεγαλύτερη γεννήτρια θορύβου σε ένα υποβρύχιο είναι το σύστημα πρόωσης, με τον θόρυβο των πίσω ελίκων να είναι ένα νεκρό δώρο. Για να διατηρούνται τα πράγματα ήσυχα, οι έλικες είναι καμπυλωμένες με τέτοιο τρόπο ώστε να δημιουργούν λιγότερες φυσαλίδες, ενώ ο κινητήρας στο εσωτερικό του υποβρυχίου είναι προστατευμένος για να μην κροταλίζει. Όσο για τους πιλότους, εάν το υποβρύχιο χρειαστεί να εξαφανιστεί γρήγορα από το εύρος ακοής του εχθρού, θα βουτήξουν σε στρώματα ζεστού και κρύου νερού. Ο ήχος ταξιδεύει διαφορετικά σε διαφορετικές θερμοκρασίες και πιέσεις νερού, κάμπτοντας σε συγκεκριμένα τόξα όταν τα πράγματα αλλάζουν. Κρύβοντας σε αυτές τις «σκιώδεις ζώνες», ο ήχος του υποβρυχίου δεν θα φτάσει στα αυτιά του εχθρού. Τα νεότερα, αυτόνομα υποβρύχια θα μπορούσαν να αποτελέσουν σημαντική αλλαγή στον ναυτικό πόλεμο, εάν εκπαιδευτούν σε παρόμοιες τακτικές.