Menno Steketee
Begin april kregen kustvissers op de Rede van Callantsoog een waarschuwing: gooi hier gedurende twee weken de netten niet uit. De reden: het Duitse onderzoeksschip Elisabeth Mann Borgese en het Nederlandse duikschip Nautilus deden daar onderzoek aan een soort internet, maar dan onder water.
Draadloze communicatie onderzee is een notoir lastig natuurkundig probleem. Radiostraling dringt niet goed in de golven door. Dat is ook de reden waarom onderzeeboten een ‘spriet’ door de golven moeten steken om orders te ontvangen. Geluid is wat dat betreft hoopgevender. Binnen het Europese project Robust Acoustic Communications in Underwater Networks (RACUN) ontwikkelt onder andere TNO met ondersteuning van de Defensie Materieel Organisatie (DMO), een netwerk van ‘nodes’; knooppunten die onderling via geluidssignalen kunnen communiceren. De diversiteit aan toepassingen hiervan is groot, zowel militair als civiel, zegt Henry Dol, TNO-projectleider acoustics & sonar.
De technische eigenschappen van de nodes zijn cruciaal voor de functie van het onderwaternetwerk: ze kunnen bijvoorbeeld omgevingsgeluiden of wijzigingen in het magnetisch veld van passerende onderzeeboten detecteren en omzetten in geluidssignalen. Deze geluidssignalen kunnen op hun beurt worden opgevangen door nodes verderop, op de zeebodem, drijvend, of vrij zwevend. De signalen, met informatie over het type, de locatie en vaarrichting van de langs gevaren onderzeeboot, komen dan uiteindelijk terecht bij een eigen onderzeeboot of oppervlakteschip. Ook kan een drijvende node de data doorseinen naar een satelliet, zodat de doelgegevens over de passerende onderzeeboot waar dan ook ter wereld kunnen worden opgevangen.
Het bestaansrecht van RACUN, stelt Dol, schuilt vooral in de term robuust. ‘Je kunt in een maritiem conflictgebied een aantal van deze nodes uitstrooien, bijvoorbeeld vanuit een vliegtuig. Ook wanneer één of meer van de knooppunten stuk gaan of worden vernietigd door de vijand, blijft het netwerk intact.’
In die zin verschillen de nodes belangrijk van de drijvende sonarboeien die maritieme patrouillevliegtuigen in een patroon kunnen uitwerpen boven een doelgebied: deze kunnen wel globaal onderzeeboten opsporen, maar niet onderling communiceren.
En robuust heeft nog een betekenis: de nodes moeten zo zijn geproduceerd dat ze in het veeleisende maritieme milieu niet één twee drie gaan roesten en tegen hoge waterdruk bestand zijn.
De rol van TNO betreft onder meer het opstellen van de algoritmes bij de signaalverwerking, ‘van de bitjes naar geluid en andersom.’ En daarbij komt nóg een betekenis van robuust kijken. ‘De Noordzee is door de stromingen, temperatuurgradiënten, verschillen in zoutgehalte, ondieptes en drukke scheepvaart een relatief onrustige omgeving waardoor er veel ruis en nadelige propagatie-effecten zijn, zoals afbuiging, reflecties, Doppler-spreiding en dergelijke. Dat mag geen grote verstoringen geven bij de signaalverwerking.’ De Middellandse Zee, waar in 2014 de afsluitende oefeningen op zee worden gehouden, is wat dat betreft een minder uitdagende omgeving.
Deze toepassing van de draadloze nodes is er welbeschouwd een voor een militaire nichemarkt. Maar er zijn ook civiele offshore-applicaties, zoals deep sea mining en olie- en gasexploratie onder het Poolijs. Dol noemt daarnaast het monitoren van allerhande parameters voor milieudoeleinden.
Daarmee is niet gezegd, dat er geen fysische beperkingen meer zijn voor het doorgeven van signalen onderzee: ‘De bandbreedte blijft onder water veel kleiner dan boven water. Real time transmissie van bijvoorbeeld high-definition video blijft daardoor voorlopig buiten bereik.’
Behalve TNO en DMO is een aantal Europese industriële partijen betrokken bij de ontwikkelingen van RACUN, zoals het Duitse Atlas Elektronik en Elac Nautik, het Zweedse Saab, het Noorse Kongsberg en het Italiaanse WASS. Deze ondernemingen gebruikten RACUN onder meer om prototypes van onbemande vaartuigjes en platformen te testen. Het European Defence Agency, een agentschap dat aankopen en ontwikkeling van defensiematerieel binnen Europa coördineert, ondersteunt RACUN.
Hoewel een dergelijk systeem wel in een roadmap voor 2020 voorkomt, heeft de Koninklijke Marine momenteel nog geen concrete plannen voor een operationeel onderwaternetwerk, hoewel de organisatie met oefeningen als deze wel de kennis up to date houdt.
