En agosto, el Pike, una réplica de un submarino en miniatura, apareció en el lago Pend Oreille en Idaho. El modelo Pike tiene aproximadamente una quinta parte de la escala de un submarino real de misiles balísticos de clase Columbia (una clase que aún está en desarrollo), y su trabajo en el lago es parte de las pruebas abiertas realizadas por el Destacamento de Investigación Acústica (ARD), una parte del Centro de Guerra Naval de Superficie. La repavimentación del Pike ocurre regularmente, junto con otras pruebas en el lago. La investigación acústica, que se remonta a la década de 1960, informa cómo la Marina desarrolla y diseña submarinos, mejorando la capacidad de los submarinos para permanecer ocultos bajo el mar.
Para las pruebas, el Pike se lleva al rango del sistema de medición de escala intermedia del destacamento, una matriz de 158 hidrófonos y 36 proyectores montados bajo el agua. “El propósito de ese rango es evaluar la fuerza del objetivo y la acústica estructural”, dice Seth Lambrecht, quien dirige ARD. (La fuerza del objetivo es una métrica utilizada para determinar el área de un objeto submarino en el sonar).
Para hacer que el Pike reemplace a la clase Columbia, los investigadores agregaron una popa específica de Columbia al modelo. La clase Columbia es un submarino de misiles balísticos de propulsión nuclear, diseñado para reemplazar a la venerable clase Ohio que ha estado en servicio con la misma misión desde 1981. Los submarinos están diseñados principalmente para transportar y, si es necesario, disparar misiles Trident con armas nucleares, como parte de la fuerza nuclear de los Estados Unidos. (Cuatro submarinos de clase Ohio se han convertido para lanzar misiles de crucero Tomahawk convencionales en su lugar).
A diferencia de las bombas o misiles lanzados desde aviones, o los misiles balísticos intercontinentales lanzados desde silos, la potencia de los submarinos con armas nucleares depende de su capacidad para permanecer ocultos. Y ahí es donde entra en juego la acústica. Bajo el agua, la luz es limitada, pero los submarinos se han cazado y evitado durante décadas utilizando el sonar, una especie de ecolocalización submarina. La Marina ha realizado pruebas en el lago Pend Oreille de nuevos sistemas de sonar desarrollados durante los últimos 20 años, aunque no está dispuesta a revelar detalles sobre qué sistemas se probaron o desarrollaron allí.
“Comenzamos en la década de 1960, por lo que la primera clase de submarinos en la que realmente tuvimos un impacto fue la clase USS Sturgeon, y recién estábamos comenzando nuestra infancia del ARD allí, por lo que realmente no informamos el diseño de esos, simplemente los mejoramos”, dice Lambrecht. La clase Sturgeon era una especie de submarino de ataque, diseñado para encontrar otros submarinos, especialmente aquellos armados con misiles balísticos.
“La primera clase de submarinos en la que fuimos parte integral del diseño fue la clase Los Ángeles”, agrega. “Entonces, en cada clase desde entonces, hemos estado allí básicamente para informar el diseño a gran escala desde entonces. Entonces, la clase de Los Ángeles, la clase de Sea Wolf, la clase de Ohio, la clase de Virginia y ahora actualmente la clase de Columbia. Todos ellos han tenido grandes avances en sus diseños gracias a nuestra contribución”.
Los submarinos en servicio vivirán su vida en el agua salada del océano, pero las partes estudiadas por el lago Pend Oreille se prueban en las condiciones de un lago de agua dulce, que es diferente de lo que experimentarán en servicio. Afortunadamente, ese es un problema fácil de resolver.
“La principal diferencia es la velocidad del sonido en agua dulce versus agua salada. Debido a que el agua salada es más densa, cambia la velocidad del sonido, por lo que tiene una velocidad de sonido diferente en el agua dulce, que es una variable realmente fácil de tener en cuenta”, dice Lambrecht. “Desde un punto de vista funcional, el agua dulce es maravillosa para trabajar. No tiene los elementos corrosivos del agua salada”.
El lago Pend Oreille tiene 43 millas de largo, con una profundidad de 1,158 pies, lo que lo convierte en el quinto lago más profundo de la nación. Eso lo convierte en un lugar ideal para probar la propulsión submarina, específicamente timones, hélices y motores. Para garantizar que estas partes móviles sean lo más silenciosas posible, están montadas en Cutthroat, el vehículo a gran escala que, según la Marina, es el “submarino no tripulado más grande del mundo”. Cutthroat, que reside en el lago, es un submarino de clase Virginia de un tercio de escala, la clase utilizada para buscar otros submarinos bajo la superficie. Es enorme: Cutthroat pesa 200 toneladas, mide 111 pies de largo y tiene un motor eléctrico de 3000 caballos de fuerza.
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“Ese es un modelo de submarino totalmente autónomo”, dice Lambrecht. “Y el propósito principal del modelo Cutthroat es mejorar el desarrollo de propulsores submarinos. Por lo tanto, puede equiparlo con cualquier tipo de propulsor submarino prototipo y luego conducirlo de un lado a otro a través del rango submarino haciendo cualquier tipo de maniobra; rodar, sumergirse, una ascensión, cualquier cosa que desee hacer, es cualquier tipo de maniobra que haría en un submarino a gran escala que puede hacer con el [large surface vessel] modelo. Y luego puede ver cómo el rendimiento del propulsor submarino afecta la firma acústica”.
Si bien los submarinos de la Marina funcionan con reactores nucleares con respaldo de diesel, el motor eléctrico del Cutthroat es más práctico para el lago y evita el ruido del diesel, lo que permite que la investigación se centre en la firma acústica producida por las hélices y los motores.
Las pruebas en el lago Pend Oreille no son nuevas ni secretas, aunque han mejorado mucho con los avances modernos en la recopilación y transferencia de datos. Pike y Cutthroat son solo una parte de cómo el ARD recopila datos sobre los componentes submarinos, pero es la instalación del sensor, junto con las actualizaciones modernas, lo que hace posible convertir los movimientos de los modelos submarinos en datos de diseño útiles.
“Antes de mi época en la década de 1990, todo se grababa en una unidad de cinta y era un proceso increíblemente engorroso”, dice Lambrecht. “Hoy en día, con el poder de cómputo que tenemos, podemos grabar simultáneamente en aproximadamente 3000 sensores a una tasa de frecuencia bastante alta para que podamos recopilar gigabytes de datos por minuto”.