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  • 29/11/2017

hidroacústica

Cómo una red de sensores busca el submarino argentino desaparecido

Uno de los expertos de un sistema de vigilancia de pruebas nucleares explica cómo intenta su equipo ayudar en la busca del ARA San Juan.

Nature News

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El ingeniero hidroacústico Mario Zampolli [CTBTO]

El 15 de noviembre, la Armada argentina perdió contacto con el ARA [Armada de la República Argentina] San Juan, un pequeño submarino con motor diésel que participaba en unos ejercicios frente a la costa este de Patagonia.

Alrededor de una semana más tarde, el 23 de noviembre, la Organización del Tratado de Prohibición Completa de los Ensayos Nucleares (CTBTO), radicada en Viena, anunciaba que su Sistema de Vigilancia Internacional (una red de sensores concebida para detectar explosiones nucleares allá donde se produzcan en el planeta) había captado cerca de la última localización conocida del buque un sonido compatible con el de una explosión La tripulación del submarino está formada por 44 miembros.

El sistema de la CTBTO tiene numerosas aplicaciones científicas y esta no es la primera vez que se lo ha utilizado tras un posible desastre. En 2000, por ejemplo, los investigadores rastrearon en sus datos eventuales señales del un submarino ruso perdido, el Kursk, y en 2014 se valieron del sistema para intentar determinar el destino del vuelo MH370 de las líneas aéras de Malasia. Nature  ha hablado con Mario Zampolli, ingeniero hidroacústico de la CTBTO, acerca de la última búsqueda.

 ¿Cómo funciona el Sistema de Vigilancia Internacional?

El sistema tiene 289 estaciones repartidas por el mundo y, cuando esté completado, tendrá 337. Usamos cuatro técnicas distintas: sísmica, de infrasonidos atmosféricos e hidroacústica, más las estaciones de radionúclidos, que detectan trazas de isótopos radiactivos de posibles explosiones. Toda la información se remite al centro internacional de datos, que está en Viena, y también a nuestros analistas, para examinar si hay algún suceso de interés en lo que se refiera a la detección de explosiones nucleares. Estos sistemas registran datos 24 horas al día, siete días a la semana. Las señales se almacenan y se usan para una variedad de aplicaciones científicas y para la mitigación de desastres.

 ¿Cómo pueden ayudar a buscar el ARA San Juan?

Seis de nuestras estaciones submarinas están equipadas con hidrófonos. Dos estaciones captaron una señal: una en la isla de Ascensión, un poco al sur del ecuador en el Atlántico, y la otra en las islas Crozet, en el océano Índico Sur, a medio camino ente África y la Antártida. Estas dos estaciones vieron la misma señal. Además, como cada estación tiene tres sensores, basándose en el retraso entre los momentos en que la señal alcanzó a cada uno de ellos, se puede estimar una orientación y calcular la dirección de la que vino la señal. Si se calculan las geodésicas que parten de esos puntos, las dos líneas se cruzarán en una localización muy cercana al punto donde el submarino dio señal de su existencia por última vez.

Este tipo de análisis, ¿se hace en tiempo real?

Para la detección de explosiones nucleares, la CTBTO tiene una «tubería» de procesamiento en tiempo real. Las tuberías de procesamiento en tiempo real están optimizadas para detectar explosiones nucleares. Sea cual sea el tipo de detector que se construya, habrá que encontrar el equilibrio entre la probabilidad de detectar algo y la probabilidad de dar falsas alarmas. Si el sistema es tan sensible que lo detecta todo, tendrá una probabilidad de un cien por cien de dar falsas alarmas. Estaríamos completamente inundados de sucesos. Buscar otras señales se convierte en un trabajo a mano. Tenemos que escribir piezas de programación informática ad hoc, comparar señales y someterlas a discusión.

 ¿Y qué muestran sus datos?

Encontramos la localización donde se originó el sonido. Se estimó que se produjo tres horas y 21 minutos después del último contacto entre el submarino y la base. Efectuamos un análisis detallado del sonido y estamos seguros de que no se trata de un suceso natural. Fue una señal impulsiva: breve y nítida. Que se detectase con una buena razón entre señal y ruido tanto en Ascensión como en Crozet, a distancias de entre 6000 y 8000 kilómetros de la fuente, significa que debió de ser bastante fuerte. Algunos aspectos de la señal concuerdan con lo que se ha visto en otras explosiones. Pero es verdaderamente difícil decir que fue una explosión.

¿Puede decir que la causó? Por ejemplo, ¿pudieron estallar accidentalmente explosivos transportados a bordo?

Es muy difícil hacer conjeturas. Hay una estructura submarina, hay una embarcación de acero resistente a la presión. Pudo ser algo que ocurrió dentro o fuera. Pudo ser muchas cosas. No sabemos la dinámica. Lo importante es que no fue un suceso natural. No intentamos saber lo que pasó. [N. de IyC: el 28 de noviembre se hacía público que el último mensaje emitido por el submarino, el 15 de noviembre, decía lo siguiente: «Ingreso de agua de mar por sistema de ventilación al tanque de baterías N°3 ocasionó cortocircuito y principio de incendio en el balcón de barras de baterías. Baterías de proa fuera de servicio. Al momento en inmersión propulsando con circuito dividido. Sin novedades de personal mantendré informado»]. Lo que intentamos hacer es aportar información a las autoridades encargadas de la busca que les ayuden a delimitar mejor el área de la busca. El lugar donde se originó la señal puede cambiar mucho la intensidad (por ejemplo, si fue cerca del submarino o dentro de él); el detalle de todos esos aspectos puede cambiar el nivel sonoro. No digamos ya el que no sepamos a qué profundidad pasó.

¿Por qué según la profundidad del agua hay diferencias?

Hay una profundidad óptima a la que el sonido se propaga. Se llama «canal SOFAR», o canal de fijación y medición de la distancia del sonido. Actúa como una guía de ondas en la que la propagación del sonido es más eficiente. Como capas diferentes del océano tienen diferentes temperaturas y salinidades, la velocidad del sonido también cambia.

Entonces, ¿las ondas sonoras se refejan en el canal SOFAR en las fronteras entre capas diferentes, como en una fibra óptica?

Sí. Más o menos cuando la Segunda Guerra Mundial, se descubrió que, a una profundidad determinada, el sonido se podía recibir a distancias mayores. Los pilotos de las fuerzas aéreas llevaban una carga que tenía que detonar a esa profundidad. Si los derribaban, podían saltar eyectados; si lograban hacerlo sin morir, arrojaban además la carga. Se hundía y explotaba, y entonces se podía triangular su posición para que los rescatasen. Nuestros hidrófonos están situados en el eje del canal SOFAR.

 La elipse roja, situada frente a la costa argentina, indica las localizaciones posibles de la señal captada por los sensores de la CTBTO [CTBTO].

Sus datos, ¿se usan para otras aplicaciones?

Los datos de la red hidroacústica pueden servir para caracterizar un terremoto. Los centros de aviso de tsunamis usan los datos para conocer detalles de la dinámica de un terremoto submarino.

Detectamos también erupciones volcánicas submarinas y podemos ayudar a saber por dónde caen. Como las demás señales de la red de vigilancia, los datos están disponibles para que la comunidad científica los use. Entre las áreas de interés está la investigación de los mamíferos marinos. Los oímos a cientos de kilómetros de distancia. Contar con un sistema permanente que graba esos datos les permite a los biólogos reunir estadísticas sobre el número de ballenas que viven en una zona dada y sobre sus migraciones.

¿Hasta qué punto podrán sus datos delimitar la busca del San Juan?

El margen de error en nuestra localización se está evaluando aún de forma detallada, pero lo más probable es que la fuente estuviese en las cercanías de la última localización conocida del submarino. Con los datos de solo dos sensores podemos determinar una elipse de quizá entre cien y doscientos kilómetros de ancho. Hemos tenido algunos contactos con los grupos que se encargan de la busca.  Parece que están interesados. Pero no hemos tenido ninguna retroalimentación por su parte.

Davide Castelvecchi/Nature News

Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Nature Research Group.

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