Zamiast delfina

Aby wróg nie podczepił pod kadłubem okrętu min, trzeba regularnie sprawdzać pod wodą najbardziej narażone miejsca. Mogą to robić płetwonurkowie, tresowane delfiny lub podwodne roboty…

Okręty stojące w porcie lub w bazie morskiej wcale nie są bezpieczne. Stojąc nieruchomo w znanym miejscu stanowią łatwy cel dla niespodziewanego ataku samolotów z góry (Pearl Harbour!), ale mogą też być łatwo zaatakowane podstępnie od dołu przez jednostki dywersyjne, np. nurków wroga, którzy mogą podczepić mu na magnes miny od spodu kadłuba, a następnie odpłynąć i zdetonować ich ładunek. Pierwszy raz zrobili tak włoscy płetwonurkowie, którzy dotarli tzw. ludzką torpedą do portu w Ancona i 1 listopada 1918 roku zatopili tam przy pomocy podczepionej miny magnetycznej austrowęgierską kanonierkę SMS Viribus Unitis, klasy Tegetthoff, która wcześniej ostrzeliwała port i miasto ze swych potężnych dział. Od tego czasu miny przyczepne magnetycznie (zwane z angielska limpetami, co oznacza przywierające małże morskie, głównie z rodzaju Patella  i podobnych)  były używane wielokrotnie i bardzo skutecznie, w wielu flotach wojennych i na wielu frontach, a zagrożenie z ich strony jest wciąż uważane za jedno z poważniejszych. Limpety  mają fascynującą historie, której ostatnim akordem, bodaj najciekawszym i szczególnie dramatycznym, było zatopienie 10 lipca 1985 roku w nowozelandzkim porcie Auckland słynnego statku ekologicznej organizacji Greenpeace pn. „Rainbow Warrior”. Ataku dokonali nurkowie z francuskiego wywiadu DGSE, ponieważ Greenpeace przeszkadzał wtedy Francji w przeprowadzaniu prób z bombą atomową na atolu Mururoa, należącym do francuskiej Polinezji.    

Przeciwko takim minom od kilkudziesięciu już lat w marynarkach wojennych różnych krajów zatrudnia się płetwonurków, a także tresowane delfiny butlonose (Tursiops truncatus) lub uchatki kalifornijskie (Zalophus californianus). Ich zadaniem jest skrupulatna inspekcja okrętów od spodu, zwłaszcza w pobliżu śrub i mechanizmów ich napędu w poszukiwaniu min i ładunków wybuchowych, jakie mogliby tam podczepić nurkowie z oddziałów podwodnej dywersji wroga. Zwierzęta i ludzie są w tych zadaniach dość skuteczni, ale taka taktyka wyszukiwania min jest daleka od ideału: nurkowie są szczególnie narażeni na śmierć lub ciężkie urazy, a delfiny i uchatki są koszmarnie drogie i trudne w utrzymaniu. Poza tym i same miny są coraz mniejsze i trudniejsze do wykrycia. Stąd zrozumiały jest pomysł zatrudnienia do tej pracy podwodnych robotów. Problem leży jednak w tym, że bardzo trudno jest nauczyć roboty poruszania się pod brzuchem okrętu nie narażając ich na zagubienie się lub rozbicie. Panowie Franz Hover i Brendan Englot ze słynnego MIT (Massachusetts Institute of Technology) proponują rozwiązanie tego problemu poprzez podejście dwuetapowe.

Programowanie robotów do przeszukiwania okrętowego podbrzusza byłoby stosunkowo łatwe, gdyby limpety miały nadal tradycyjną wielkość arbuza z typowym dwukilogramowym ładunkiem użytecznym. Robot z zakodowanym w pamięci obrazem czystego kadłuba i zadaną mu bezpieczną odległością od ściany pancerza, pływałby sobie w tę i z powrotem obmacując spód okrętu swym sonarem i podnosząc alarm po wykryciu podejrzanego kształtu. Niestety, kształt ten coraz trudniej wykryć. Dzisiejsze limpety mogą mieć wielkość telefonu komórkowego. Ich ładunek użyteczny nie wystarcza, rzecz jasna, do tego, aby wybić eksplozją dziurę w podbrzuszu kadłuba, ale mogą one uszkodzić np. śruby lub inne elementy mechanizmu napędowego na spodzie okrętu.     

Problem leży zatem w zadanej robotowi definicji. Obrazy sonaru skanowane z bezpiecznej odległości 10 metrów tworzą tylko mętną chmurę danych, w której nie ma szczegółów potrzebnych do wykrycia niewielkiego ładunku wybuchowego umieszczonego w newralgicznym miejscu. Niewiele tu pomoże zaopatrzenie robota w kamerę wideo, ponieważ wody portów i baz morskich, gdzie przeprowadza się inspekcje podbrzusza okrętów (i ataki dywersantów) są z reguły zbyt mętne. Dr Hover wpadł więc na pomysł, by danych punktowych zawartych w tej chmurze używać nie do wykrywania podczepionych min, lecz jako przewodnika do pilotowania i wspomagania robota w czasie dokładniejszej inspekcji kadłuba.     

Mając to na uwadze, panowie Hover i Englot, oraz ich zespół, posłużyli się robotem o nazwie HAUV (Hovering Autonomous Underwater Vehicle, Autonomiczny Podwodny Pojazd Śmigłowy), opracowany i zbudowany w MIT a następnie wypromowany na rynku przez seryjnego producenta, firmę Bluefin Robotics. Robot został zaprogramowany tak, aby za pomocą tradycyjnego systemu sonarowego mógł zbudować pierwotną chmurę danych punktowych. Taki bardzo ziarnisty obraz poddano następnie przeróbce przez algorytm wiążący ze sobą dane punktowe i tworzący trójwymiarową mapę sieciową, przy pomocy której HAUV, niczym z przewodnikiem, może już dużo odważniej zbliżyć się do powierzchni kadłuba i obmacać ją po raz drugi sonarem, tym razem już z odległości jednego metra, nawet w bardzo newralgicznych okolicach, np. wokół śruby napędu.    

Pierwsze wyniki są obiecujące. HAUV poszczuty na Curtiss, 183-metrowy okręt wsparcia floty wojennej w San Diego, oraz na Senekę, 82-metrowy kuter wojenny w Bostonie pokazał, że umie wywiązać się z takiego dwuetapowego zadania. Najpierw z odległości 8 metrów wygenerował model 3D dla spodu kadłuba. Następnie tym modelem posłużono się jako przewodnikiem do dokładnej inspekcji z bliska ukrytych pod wodą i relatywnie ciasnych zakamarków między śrubą, wałem napędu i sterem. Testy wypadły bardzo pomyślnie. Firma Bluefin Robotics ma w kieszeni 30-milionowy kontrakt zawarty z marynarką wojenną USA na dopracowanie wraz z MIT modelu HAUV.       

Roboty nie przejmą jednak całego zadania przeszukiwania spodu kadłuba. HAUV dużo gorzej sprawdza się bowiem w wykonywaniu swych zadań przy silnych lub nieregularnych prądach morskich, z których tresowane ssaki morskie zazwyczaj nic sobie nie robią. Póki co zatem, uchatki i butlonosy nie pójdą jeszcze za burtę, przynajmniej w niektórych warunkach portowych,  albo (zwłaszcza) przy inspekcji na redzie.

Bogusław Jeznach

PS.W tekst wpisu wplatam kolejno następujące obrazy filmowe :

(1) Podmorska mina z II wojny świat. wykryta na głębokości ok 20 m

(2) Detonacja miny morskiej przez francuską marynarkę wojenną

(3) Wykrycie limpeta na wraku kamerą wideo

(4) Ćwiczebne wykrywanie ślepego limpeta sonarem

(5) Tresura uchatek kalifornijskich i delfinów butlonosych dla potrzeb US Navy

Dodatek muzy:

Słuchając „Pieśni mórz” Vangelisa oglądamy przyjaźń uroczego kundelka z delfinem butlonosym. Kapitalne scenki!