Estudio: drones submarinos (UUV)
Actualizado: 19 jul 2022
Drones submarinos. De igual forma que los primeros submarinos, hace un siglo, «democratizaron» la guerra naval, permitiendo a marinas más modestas hacer mucho daño a las grandes potencias navales, y que los drones aéreos han «democratizado» el empleo de medios aéreos, poniéndolo al alcance, literalmente, de cualquiera, hay un nuevo actor que amenaza con hacer lo mismo en el ámbito submarino.
Desde aquellos primeros sumergibles, que permitieron a la marina imperial alemana poner en jaque a la todopoderosa Royal Navy en la Gran Guerra, hasta los modernísimos submarinos que hoy surcan los mares, ha habido un cambio radical. Los submarinos modernos no son el arma de las marinas pobres, sino todo lo contrario. Para hacernos una idea, en este estudio tratamos los nueve mejores submarinos convencionales del mundo. No es una tecnología ni un desembolso que esté al alcance de cualquiera. Y, precisamente, esta es una de las cosas que hace tan importantes los drones submarinos o Unmanned Underwater Vehicles (UUV). Por eso, vamos a intentar responder estas preguntas:
IV. ¿Qué no pueden hacer los UUV?
V. ¿Qué sí pueden hacer los UUV?
VI. ¿Cuáles son los mejores UUV ahora mismo (2020)?
En 2016, la mismísima US Navy preveía en los siguientes quince años una reducción del 25% en el número de sus submarinos de ataque (SSN), es decir, los no estratégicos: los que no lanzan misiles nucleares y están pensados para misiones más tácticas. Por mucho que los nuevos barcos sean más capaces, difícilmente podrán estar en dos sitios a la vez, y hace falta algo que rellene ese hueco. Ahí entra el UUV. Especialmente, cuando el ascenso de China hace a EE.UU. volver a pensar en el enfrentamiento entre potencias y estas potencias tienen cada vez, no solo más submarinos, sino submarinos más capaces, como el Yuan.
Además, EE.UU. sabe que no ha prestado la atención debida a la capacidad antisubmarina (ASW) de sus unidades de superficie. Algo parecido le ha pasado a otras muchas marinas, y España lo va a paliar con un sonar muy reputado en sus F-110. Los americanos también están en proceso de invertir esta tendencia con las nuevas FFG(X), que construirá una filial de la italiana Fincantieri (constructora de las FREMM), pero queda una década para que la primera esté operativa y, aun cuando lo estén, los UUV pueden ofrecer algunas capacidades interesantes.
Una de las tareas para las que más se espera a los UUV es para penetrar en las famosas zonas A2AD, las siglas en inglés para anti-acceso y negación de área. Aunque el concepto es complejo, podemos resumirlo en la capacidad de ciertos países de generar unas burbujas a su alrededor en las que un potencial enemigo no podría entrar sin arriesgarse a sufrir grandes bajas. Uno de los métodos más conocidos para establecerlas son los misiles de crucero, aunque no el único. De hecho, la cadena de sensores y medios de mando y control que permiten completar la kill chain o cadena de enfrentamiento (desde la detección hasta la eliminación del contacto en cuestión) tiene la misma o más importancia que los medios «duros» en sí.
En cualquier caso, se pretende que los UUV puedan penetrar en estas zonas negadas y llevar a cabo misiones que ningún otro medio podría. Bueno, los submarinos podrían, pero ya hemos visto que su número es limitado y no siempre es necesario todo un SSN de 3.000 millones de dólares para algunas tareas.
Como se puede ver, este estudio estará muy basado en la marina estadounidense, por varias razones. La primera es porque EE.UU. sigue siendo la mayor potencia militar y tecnológica del mundo. Por mucho que China haya progresado, por mucho que Rusia quiera volver a tener peso en el tablero internacional, por mucho que la Unión Europea busque sinergias entre países, los Estados Unidos son —y seguirán siéndolo durante, al menos, un buen puñado de años— la primera potencia mundial. Nos alejamos de los años de la superpotencia única, pero tampoco nos equivoquemos, esto no es la Guerra Fría. Al menos, aún no. El segundo motivo es que EE.UU. es bastante transparente; es relativamente sencillo encontrar información sobre sus proyectos militares, algo que no ocurre con otros países, especialmente los que no son de nuestro entorno. La tercera razón se debe, sencillamente, a mis limitaciones. Me defiendo con el inglés, pero no me pidas que diga (o lea) una sola palabra en otro idioma.
Para hacernos una idea de la importancia que se le está dando a los drones submarinos, aunque entraremos en más detalle más adelante, podemos citar algunos datos. El presupuesto de la secretaría de Defensa de EE.UU. para UUV entre los años 2007 y 2013 asignaba menos de 1.000 millones de dólares para drones submarinos, comparado con los 22.000 millones que estaban previstos para drones aéreos. Sin embargo, el presupuesto del Pentágono para este año 2020 pedía un incremento del 1.000% en determinadas áreas de vehículos no tripulados, incluyendo 900 millones solo para el desarrollo de inteligencia artificial, un elemento fundamental y muy interesante que trataremos en detalle. La Navy ha pedido otros 580 millones de dólares para 2021, solo para los UUV de mayor tamaño. Aunque puede parecer poco dinero (menos de lo que costará una de las nuevas FFG(X)), por esa cantidad se podría construir un número muy elevado de drones, una vez las fases de investigación y desarrollo estén completas.
I. ¿Qué son los UUV?
Aunque puede parecer una obviedad, creo que es bueno dejar claros algunos términos antes de continuar.
Los UUV son Unmanned Underwater Vehicles o vehículos submarinos no tripulados. Se pueden dividir en dos categorías principales: ROV y AUV. Los ROV son Remotely Operated Vehicles o vehículos operados remotamente. Los AUV son Autonomous Underwater Vehicles o vehículos autónomos submarinos. Quizás la elección del término «autonomía» no sea la más adecuada, pues se puede confundir con el tiempo durante el que puede operar un vehículo (un buque de superficie tiene una autonomía de varias semanas en la mar), pero como es el que aparece en la mayoría de la literatura, he decidio dejarlo así. En este caso, deberemos entenderlo como «independencia», es decir, la capacidad del vehículo de operar sin control humano. Más adelante veremos que hay varios niveles.
La historia de los UUV se remonta a los años cincuenta del siglo pasado con el Self-Propelled Underwater Research Vehicle, un aparato de la marina norteamericana dedicado a la oceanografía.
Pero la mayoría de los antecesores de los actuales UUV han sido ROV. Los ROV están unidos a su unidad controladora por un cable umbilical que les aporta potencia eléctrica, datos y las señales de control. El vehículo también transmite su información a la plataforma controladora; normalmente, un barco de superficie. Como podemos imaginar, esto facilita enormemente el control del aparato, pero lo limita, sobre todo, en alcance, lo que hace que no pueda ser utilizado, por ejemplo, en tareas clandestinas. Los ROV se han empleado asiduamente en misiones de caza de minas (MCM), minería, petroleras, tendido y supervisión de cables submarinos, arqueología y, como hemos dicho, oceanografía.
La Armada española lleva años operando ROV desde sus cazaminas clase Segura. En concreto, el Pluto Plus, para clasificación e identificación de minas, y el Minesniper (de un solo uso), para contraminado.
Antes de seguir, para intentar contestar la pregunta del epígrafe, quizás deberíamos hacer una aproximación a qué es un UUV físicamente. Porque algunos se estarán imaginando un minisubmarino y otros un pequeño aparatejo no más grande que un torpedo. Y ambos tendrían razón. Hay varias clasificaciones de los UUV según su tamaño, pero esta me ha parecido de las más acertadas, y luego explicaré el porqué.
Los SUUV (Small UUV o UUV pequeños) son aquellos que pueden ser transportados por un solo hombre, y normalmente su diámetro será inferior a las 10 pulgadas, es decir, unos 25 centímetros. Evidentemente, estos UUV tendrán unas capacidades limitadas por su volumen, especialmente en cuanto a autonomía (tiempo que pueden operar) y carga útil que puedan llevar. Pero, aun así, tienen su uso, como veremos. Por ejemplo, en el entorno de las operaciones especiales.
Los MUUV (Medium UUV o UUV medianos) son los que tienen un diámetro de entre 10 y 21 pulgadas (25-53 cm). El límite superior es muy importante porque 21 pulgadas o 533 mm es el diámetro estándar de los torpedos pesados. Esto quiere decir que los MUUV están pensados para poder ser lanzados desde submarinos. Aunque veremos que hay UUV más grandes que podrán ser operados desde submarinos, estos necesitan adaptaciones especiales. La gran ventaja de los MUUV es que cualquier submarino, incluso los más modestos, podrán utilizarlo. En este diámetro habrá que tener en cuenta el mástil, si lo tiene. No podrá sobresalir o tendrá que desplegarse un vez fuera del tubo. Pero los mástiles merecen que le dediquemos unas líneas para ellos solos y lo haremos más abajo.
Los LUUV (Large UUV o UUV grandes) son los que tienen un diámetro de entre 21 y 84 pulgadas (53-213 cm). No caben en un tubo lanzatorpedos estándar, pero sí que existen artilugios para acoplarlos a los submarinos o a los barcos de superficie. Un ejemplo sería el Dry Deck Shelter (DDS), un módulo que se puede instalar a los Astute británicos y a varios Virginia, Seawolf, Los Ángeles y Ohio americanos. Desde este módulo pueden lanzar buceadores al agua con su propio SDV (Swimmer Delivery Vehicle o vehículo de «entrega» de buceadores), una especie de moto de agua subacuática para los hombres rana. Los cuatro primeros Ohio, reconvertidos de submarinos balísticos nucleares (SSBN) a submarinos lanzadores de misiles (SSGN), pueden llevar hasta dos Dry Deck Shelters. Pero ni siquiera hará falta instalar el DDS en algunos submarinos, ya que los LUUV se podrán lanzar desde unos grandes tubos verticales instalados en los SSN clase Virginia bloque III y posteriores, y en los SSGN Ohio. Si bien las capacidades de estos UUV serán superiores a las de los más pequeños, ya vemos que tendrán algunas limitaciones por su gran tamaño. Incluso en buques de superficie, poner un aparato de estas características en el agua no será fácil.
Por último, los XLUUV (Extra Large UUV o UUV extra grandes) son aquellos de más de 84 pulgadas (213 cm) de diámetro, es decir, estamos hablando de pequeños submarinos. Difícilmente podrán ser lanzados desde submarinos, pero podrá haber barcos especialmente habilitados para trabajar con ellos. También podrían operar desde tierra, pero sobre las ventajas e inconvenientes de las distintas plataformas «madre» también hablaremos más adelante. Por supuesto, estos serán los UUV más capaces, con una planta eléctrica y propulsora que les dará una gran autonomía y con el espacio suficiente para transportar cargas útiles de tamaños considerables, además de los aparatos necesarios para hacerlos independientes. O esa es la idea.
Finalmente, no quiero cerrar este apartado sin decir qué NO son los UUV. Los drones submarinos no son el relevo de los submarinos; desde luego no a corto o medio plazo. Quizás, algún día puedan realizar todas las misiones que hoy en día hacen los submarinistas, pero lo más probable es que muchos de nosotros no lo veamos. En el estudio intentaré explicar por qué esto es así.
Esto no quiere decir que estos aparatejos no tengan importancia; todo lo contrario. Pero, igual que los BAM nunca quisieron ser corbetas, los UUV no quieren ser submarinos. Hay que tener esto en mente cuando se valoran las misiones que se les asignarán.
II. ¿Por qué UUV?
Esta pregunta tiene dos posibles sentidos:
1. ¿Por qué escribo este artículo?
2. ¿Por qué las marinas de guerra están desarrollando estos chismes?
A ver si soy capaz de responder las dos.
Uno de los términos que se viene escuchando desde hace algunos años en los análisis geopolíticos es el de las sociedades post-heroicas. Quiero mantener este artículo lo más entretenido y fluido posible, así que no me voy a enfangar mucho. Intentaré explicarlo de manera sencilla y espero que los más expertos me perdonen. Las sociedades post-heroicas son aquellas que harán todo lo que esté en su mano para evitar las bajas. Ya no se alaba al héroe, no se eleva a lo más alto al que está dispuesto a realizar el mayor sacrificio; por el contrario, se exige a los dirigentes que minimicen o, incluso, que no permitan las bajas.
Hay dos maneras de evitar las bajas en combate. La primera es no combatir. Esto hace que estas sociedades estén más dispuestas al diálogo y la negociación, pero con el riesgo de estar en desventaja en esa mesa de negociación ante otras que sí están dispuestas a poner vidas en peligro para lograr sus objetivos. Porque todos tenemos claro que no todas las sociedades actuales son post-heroicas. Es un paradigma muy relacionado a Occidente y, quizás, en la Alianza Atlántica, más a este lado del charco que al otro.
La otra forma de evitar o reducir al mínimo las bajas en combate es obtener una enorme superioridad tecnológica. Aquí entran los misiles de crucero, aviones de cuarta y quinta (¿y sexta?) generación, elementos de mando y control y otras muchas armas y sistemas que los EE.UU., por ejemplo, han usado en la llamada Guerra contra el Terror. Pero aquí, quizás más que ningún otro sistema, tienen su papel los drones.
Los drones —no solo los submarinos— son el paradigma del sistema para alejar al soldado del frente. El presidente Obama defendió la política del no boots on the ground (sin botas sobre el terreno), en la que un empleo masivo de ataques selectivos desde drones (y otro medios) le permitía actuar en determinados teatros sin poner en peligro vidas norteamericanas. Una de las críticas que recibió fue que, en lugar de comandante en jefe del ejército más poderoso del mundo, se había convertido en un asesino selectivo. Pero, críticas aparte (ya llegaremos a las implicaciones morales del uso de los drones), está claro que los UUV son una forma idónea de alejar del peligro a los submarinistas. No olvidemos que estar metido en un puro de metal decenas de metros bajo el agua no es el estado natural del ser humano. Y, en esa situación, los daños causados por un combate son catastróficos.
A esta mentalidad se le suma un factor del que, a menudo, nos olvidamos cuando hablamos de asuntos militares. Es bastante habitual encontrar en foros y redes sociales propuestas preciosas para las Fuerzas Armadas españolas, hechas con la mejor intención por gente que, evidentemente, nos tiene mucho cariño. Pero que no tienen en cuenta las tres cosas que Napoleón decía que hacen falta para la guerra: dinero, dinero y dinero. Más allá de nuestro caso particular y de que la crisis que se avecina se prevé cuatro veces peor que la de 2009, es de Perogrullo que, cuanto más baratas sean nuestras fuerzas, más podremos llevar al campo de batalla. Y el recurso humano es el más caro en cualquier departamento de Defensa, sobre todo en Occidente. Se infiere, por tanto, que disminuir el número de personas en una fuerza militar redundará en una mejor economía. Así, los drones y, en concreto, los UUV, parecen ser el futuro. Por supuesto, no me olvido de que deberemos mantener (o, mejor, aumentar) las capacidades. Pero ya llegaremos a eso. Aguanta conmigo.
En esto de que el personal es caro no debemos pensar solo en los sueldos, sino también en que los vehículos tienen que estar preparados para albergar personal. En un submarino, además de camas, cocina o baños, hay que suministrar aire respirable para la dotación y cumplir unas estrictas medidas de seguridad que, sin duda, se podrán relajar en cierta medida con los UUV, al no poner vidas en peligro.
Siguiendo con el asunto económico, se han identificado varias tareas o misiones que, por ser rutinarias o relativamente sencillas, se cree que no es necesario que las realice un submarino de 3.000 millones de dólares. Vamos a dedicarle un apartado completo a las misiones de los UUV, pero no es difícil imaginar que puedan dedicarse a tareas rutinarias que no requieren de presencia humana para tomar decisiones instantáneas.
En este mismo sentido, también se cree que pueden ser muy útiles en las misiones en las que los sentidos humanos se embotan, ya sea por ser prolongadas o por ser repetitivas o mentalmente demandantes. Muchas de las misiones de guerra de minas, guerra submarina o antisubmarina o inteligencia entrarían en esta categoría. Evidentemente, la máquina que controla el UUV no sufriría estos problemas.
Y, para acabar con el tema económico, a nadie se le escapa que China está creciendo, aunque cada vez más despacio, a velocidades que dan miedo. EE.UU. empieza a pensar que no podrá apaciguar al gigante asiático con el simple peso de su economía, y mantener la delantera tecnológica puede ser una de las maneras de asegurarse de que China no se sobrepase allá donde los americanos tienen intereses. Los chinos están volcando muchísimo dinero en proyectos de drones submarinos, entre los que destacan:
El proyecto 912, para minado, vigilancia y ataque.
Un proyecto de UUV de más de 30m de eslora (XLUUV) que pretenden tener listo para principios de esta década.
Un proyecto de base submarina autónoma, capaz de apoyar logísticamente a los sumergibles. Aunque se ha anunciado como un proyecto científico, las ventajas militares que aportaría son evidentes.
Además, el Estado chino está gastando más que EE.UU. en inteligencia artificial que, como veremos, es esencial para los drones submarinos. Los norteamericanos compensan esta carencia con una importante aportación de la industria privada. Más allá de que la industria de Defensa quiera obtener beneficios del desarrollo y construcción de los UUV, estos se consideran una tecnología dual; es decir, que tiene uso tanto civil como militar. Por ejemplo, algunas de las misiones civiles que pueden realizar los drones submarinos son:
Tareas relacionadas con la extracción de petróleo y gas, y con el apoyo a plataformas petrolíferas.
Tendido de cables submarinos.
Empleo en el interior de reactores nucleares.
Recuperación de material hundido.
Acuicultura.
Oceanografía.
Arqueología.
Aunque para muchas de estas tareas, un ROV puede ser suficiente, el desarrollo de UUV lo suficientemente autónomos puede aportar grandes ventajas.
Por otra parte, se cree que Rusia no está tan avanzada en el desarrollo de UUV como China, pero tampoco se debe perder de vista a Moscú, que tiene una nada desdeñable experiencia en el desarrollo de submarinos y, en concreto, de submarinos muy especiales.
Otro de los argumentos que se está empleando para propugnar el uso de UUV son las zonas A2AD de las que ya hemos hablado arriba. La tesis es muy sencilla: para entrar en zonas en las que el enemigo no nos permite acceder, lo mejor es un medio que no pueda ser detectado. Ese medio, por mucho que se desarrollen los aviones furtivos, es el submarino. Pero los submarinos son caros y llevan valiosas vidas dentro. Esto significa que, sorprendidos en una misión de penetración de una zona A2AD, las consecuencias podrían ser nefastas. También debemos tener en cuenta que, como veíamos, cada vez hay menos submarinos disponibles y, sin embargo, las misiones bajo el agua parece que no hacen más que multiplicarse. Si damos por válidas algunas de las zonas A2AD que se plantean, países como EE.UU. se verán desplazados de ciertas zonas del mundo salvo que sean capaces de violarlas con cierta frecuencia, y solo su flota de submarinos puede que no sea suficiente (en número) para lograrlo. También podemos considerar menos «invasivo» penetrar una zona A2AD con un UUV que con un submarino, que tiene muchísimas más capacidades.
En este sentido, veremos que los UUV tienen y, previsiblemente, tendrán, a corto y medio plazo, unas grandes limitaciones para realizar este tipo de misiones. Pero no nos adelantemos.
Hay otro concepto que ha traído a los UUV a la palestra, y no es otro que la nueva teoría de la letalidad distribuida de la US Navy. Como con la sociedad post-heroica, no me quiero meter mucho. Si te interesa, puedes profundizar en este artículo. Poniéndolo en cristiano, la letalidad distribuida nace de la idea de evitar concentrar la fuerza de combate en unos pocos y grandes barcos (los superportaaviones) y distribuirla en un mayor número de unidades pequeñas. La razón tras el argumento es evitar que el enemigo pueda diezmar nuestra capacidad de combate neutralizando unos pocos activos. También hay quien argumenta que los portaaviones son imposibles de defender con certeza y que por eso no se deberían de «poner todos los huevos en la misma cesta».
En esta línea, una de las propuestas pasa por contar con un número mayor de portaaviones más pequeños, multiplicando así los blancos para el enemigo y haciendo que la baja de alguno de ellos no supusiera un impacto tan grande. Esta teoría tiene varios inconvenientes, quizás el más importante que las capacidades de un portaaviones de 40.000 toneladas no son la mitad de las de uno de 90.000 toneladas, sino mucho, mucho menos. Y, precisamente, algunas de esas son las capacidades que permitirían a su ala aérea operar en las zonas A2AD. Para ampliar sobre el tema, te dejo este artículo de la revista Ejércitos.
Los detractores de la letalidad distribuida dicen que no es más que un intento de los oficiales de superficie de recuperar el protagonismo frente a los aviadores navales y los submarinistas. Alguna de sus principales propuestas, como el empleo de SAG (grupo de acción de superficie), es un concepto que ha existido en la doctrina aliada desde hace años.
Podría parecer que la letalidad distribuida no tiene mucha importancia, pero la estructura de la fuerza naval norteamericana se construirá en base a este concepto en los próximos años y, en este sentido, los UUV (y otras plataformas no tripuladas) jugarán un papel esencial. Con costes mucho más económicos que sus equivalentes tripulados, los drones permitirán multiplicar el número de activos que la US Navy es capaz de poner en el agua (o bajo ella).
Precisamente, se espera que para este otoño este listo el último estudio sobre la composición de la estructura de la fuerza del departamento de la marina estadounidense (que incluye a los Marines) y que, previsiblemente, abogará por alejarse de los grandes combatientes de superficie. En concreto, la Cost Assessment and Program Evaluation office (oficina de evaluación de costes y riesgos) o CAPE, que depende del secretario de Defensa, recomendó un número total de cincuenta XLUUV para aumentar la presencia y capacidades bajo el agua.
Otras de las razones del auge de los UUV es que, en muchos aspectos, se consideran una tecnología dual, es decir, que tienen aplicaciones tanto civiles como militares.
III. ¿Cómo son los UUV?
Para intentar hacernos una idea de cómo son los UUV, en este apartado veremos:
1. Componentes
2. Sensores
3. Grados de autonomía
1. Componentes
Vamos a empezar con los componentes (y tecnologías asociadas). Los que enumeramos a continuación, con algunas excepciones, son necesarios en todos los drones submarinos:
1. Casco de presión
2. Casco hidrodinámico
3. Sistemas de lastre
4. Energía
5. Distribución eléctrica
6. Propulsión
7. Sistema de navegación y posicionamiento
8. Capacidad de evitar obstáculos
9. Sistema de gobierno
10. Comunicaciones
11. Mástiles
1.1. Casco de presión
El casco de presión es el casco interior de los submarinos. Es el que mantiene la resistencia estructural y resiste la presión que el agua ejerce sobre el sumergible. Recordemos que, con cada diez metros de profundidad, aumenta una atmósfera de presión. Esto quiere decir que un submarino a cien metros de profundidad tendrá que aguantar una presión de once atmósferas. Evidentemente, los batiscafos tienen que estar preparados para aguantar estos embates. Alguno se acordará de una vieja película de submarinos en la que un veterano mostraba al novato cómo se comprimía el casco atando un hilo a dos mamparos y viendo cómo este perdía tensión a medida que descendían a las profundidades.
Teniendo en cuenta que la tecnología se lleva utilizando en el desarrollo de submarinos desde hace un siglo y que en los UUV será más sencillo por tamaño y, en algunos casos, por la menor profundidad requerida, los cascos de presión no supondrán un reto en su desarrollo.
1.2. Casco hidrodinámico
El casco hidrodinámico es el casco exterior; el que vemos desde fuera y el que corta el agua, de ahí la necesidad de que sea hidrodinámico. Entre el casco de presión y el hidrodinámico se podrán instalar diversos elementos, como puede ser el combustible del AIP (caso de los U-212 italo-germanos), baterías o los tubos lanzatorpedos.
Los cascos hidrodinámicos están también más que consolidados. Los UUV más pequeños se asimilarán, en muchos casos, a torpedos, mientras que los más grandes tenderán a parecerse a submarinos. En el caso de los pequeños, sobre todo de los que se quiera lanzar desde tubo, es cierto que existe cierta complicación por la forma de los ingenios. Los torpedos están diseñados para navegar a grandes velocidades, mientras que los UUV, generalmente, operarán mucho más despacio. Esto hace que las superficies de control no funcionen igual de bien —especialmente teniendo en cuenta que a esos drones más pequeños no se les podrá instalar muchos equipos adicionales—, haciendo que sea un factor a tener en cuenta en el diseño.
1.3. Sistemas de lastre
Los sistemas de lastre son aquellos que permiten modificar la flotabilidad de los ingenios sumergibles. Los más habituales incluyen unos tanques que se llenan de agua del mar para aumentar el peso y hundir el submarino y se «soplan» con aire comprimido para expulsar esa agua, reduciendo el peso y haciendo que el submarino ascienda. Además de lograr un desplazamiento vertical sobre la columna de agua, los sistemas de lastre también se utilizan para el trimado; es decir, para lograr que el submarino o UUV se mantenga horizontal o se incline lo suficiente para lograr que el sumergible, utilizando su propulsión, se desplace hacia arriba (subiendo el morro y bajando la cola) o hacia abajo (al revés). También tienen la función de compensar los pesos que se embarcan como módulos o carga útil. Si el UUV está configurado para llevar distintas cargas, los sistemas de lastre deberán compensar los pesos para mantener el trimado y flotabilidad correctos en cada caso. Los lastres también suelen incluir un sistema de emergencia por el que se largan unos pesos, haciendo que el ingenio sumergible ascienda en caso de necesidad perentoria.
Los sistemas de lastre están compuestos por tecnología relativamente sencilla, se utilizan ampliamente en otros artefactos y no suponen ningún impedimento para el desarrollo de los drones submarinos.
1.4. Sistemas de generación y almacenamiento de energía
Este apartado, probablemente, sea el abismo que separa a los ROV del resto de UUV. Un UUV autónomo necesita ser capaz de generar energía suficiente para moverse y alimentar los equipos de a bordo o, alternativamente, almacenar la energía suficiente para toda su misión. En UUV más complejos, se podrían combinar ambos sistemas. En definitiva, la energía disponible condiciona lo lejos que podrá llegar el dron y lo rápido que podrá ir, además de los sensores y equipos que podrá operar.
En cuanto a baterías, los últimos avances apuntan a las de ion-litio, con una capacidad muy superior a las tradicionales de plomo. Las baterías de litio llevan años usándose en teléfonos móviles, pero trasladar la tecnología a un submarino no es tan fácil como podría parecer. Recientemente, en Japón, entró en servicio el primer submarino del mundo con baterías de litio. Es el undécimo de la serie Soryu, que vimos en detalle en el artículo de submarinos. Los japoneses están tan convencidos del buen funcionamiento de estas baterías que han abandonado el sistema de propulsión independiente del aire (AIP) que montaban los diez primeros barcos de la serie. Los surcoreanos también tendrán pronto submarinos con baterías de litio.
Otros desarrollos prometen, como el de un sistema para obtener hidrógeno (para usarlo como combustible) y oxígeno a partir de agua del mar. Esto era posible a partir de agua purificada, pero unos investigadores de la Universidad de Stanford han conseguido hacerlo con agua salada. Veremos si es viable a gran escala.
También se estuvo desarrollando en ARL Penn State un sistema de combustión basado en aluminio pulverizado y agua del mar. Hace varios años que no se publica nada sobre él, lo que parece indicar que no se ha conseguido completar el diseño de forma satisfactoria.
A pesar de los grandes avances, se estima que las necesidades de energía de los UUV serán demandantes, y este apartado es el que más desafíos puede generar después de la autonomía (independencia).
1.5. Distribución eléctrica
La distribución eléctrica deberá permitir una descarga uniforme de la batería y alimentar todos los equipos necesarios, asegurando la seguridad del sistema. Se considera tecnología perfectamente madura y que no supondrá desafíos a la hora de diseñar drones submarinos.
1.6. Propulsión
La capacidad de propulsión en los UUV más pequeños se suele obtener de un motor eléctrico que hace girar una hélice u otro propulsor. En drones más grandes, que se acercan al tamaño de submarinos enanos, se podrán instalar sistemas más complejos.
Para las velocidades más reducidas, la propulsión no supondrá ningún impedimento en el desarrollo y empleo de UUV. Existen hoy en día drones submarinos perfectamente capaces de operar a velocidades por debajo de los diez nudos.
Sin embargo, para algunas de las misiones que veremos más adelante, estas velocidades pueden no ser suficientes. Para cumplir algunos de los conceptos de operaciones que se han propuesto, haría falta multiplicar por ocho la actual capacidad de propulsión, algo harto difícil sin aumentar el volumen y el peso. Si bien es cierto que se podrán realizar otras tareas que demanden menos capacidad de propulsión, obtener UUV que se puedan mover tan rápido como alguna de las misiones demandan, será un reto importante.
1.7. Navegación y posicionamiento
La práctica totalidad de los sistemas militares modernos utilizan para posicionarse el GPS; pero, aquellos que operan bajo el agua, tienen el inconveniente de que la señal se atenúa a partir de los primeros metros de profundidad. Otros potenciales inconvenientes del GPS incluyen la posibilidad de que sea perturbado o engañado (que ya se ha dado, como expliqué por encima aquí y que el salir a superficie para recibir la señal GPS puede suponer perder la discreción, aunque solo sea izando un mástil. Esta acción de «pinchar» la superficie es necesaria para actualizar los sistemas de navegación que se utilizan, basados en correderas doppler y estima.
Se ha demostrado la capacidad de navegar con precisión utilizando mapas detallados del fondo marino, pero este método tiene un inconveniente importante. Hay que obtener esos mapas antes de poder navegar con precisión por la zona, con lo que el primer medio que navegue por allí, si lo tiene que hacer de manera encubierta, no tendrá forma de hacerlo con precisión. Otra opción es navegar guiándose por señales —sonoras, generalmente—, que tendrán que estar preposicionadas y calibradas, con lo que tiene los mismos inconvenientes que el método anterior.
La navegación en entornos de mucha corriente, que se pueden dar en determinados lugares cerca de costa, donde se espera que operen los UUV, será especialmente demandante, pues el UUV tendrá que computarla y corregir su rumbo y velocidad.
A pesar de estos inconvenientes, se considera que la tecnología es suficientemente madura y no va a suponer grandes limitaciones en el empleo de UUV. Habrá que tener en cuenta las capacidades de los sistemas de navegación para decidir qué misiones pueden hacer los drones submarinos, pero hay otros elementos que serán más limitantes.
1.8. Evitar obstáculos
La capacidad de navegación supone saber dónde está el UUV en un momento concreto; la de evitar obstáculos implica que el aparato sea capaz, sin intervención externa, de no chocarse, ya sea contra objetos móviles o inmóviles. Además de los propios salientes del fondo marino, aquí podemos incluir densos campos de algas o redes de pesca. Esto supone, primero, ser capaz de detectarlos, lo que se suele hacer mediante sistemas acústicos. También existe la alternativa de hacer que el dron sea menos susceptible a los obstáculos (sistemas pasivos), haciéndolo más resistente o protegiendo las zonas de los propulsores y las superficies de control.
El gran desafío en este sentido son las redes, tanto las de pesca como las redes antibuceador que se puedan tender para impedir el paso de buzos o, específicamente, de los UUV. Va a ser complicado desarrollar sistemas que detecten las redes y, sobre todo, que se puedan instalar en los UUV más pequeños. También se considera complejo el desarrollar un UUV que sea capaz, por sí solo, de desengancharse de una red.
Esta capacidad, especialmente importante en misiones clandestinas, será una limitación en el futuro a corto y medio plazo. Los riesgos, además del fracaso de la misión, incluyen que el enemigo conozca nuestras intenciones y que el aparato sea capturado, con la pérdida de información que ello conlleva.
1.9. Sistema de gobierno
Está muy bien que el UUV sepa situarse y evitar obstáculos, pero eso no serviría de nada si no fuese capaz de moverse hacia donde quisiera. Esta es una parte de los drones submarinos que está perfectamente desarrollada y que no debería de dar mayores problemas. Generalmente, se usan superficies deflectoras (timones y chismes parecidos a los flaps de los aviones) o sistemas de propulsión orientables. Como ya hemos dicho antes, gobernar los drones con forma de torpedo a bajas velocidades supone cierto desafío, pero nada que no se pueda superar. Los sistemas de lastre que ya hemos tratado también juegan su papel para controlar el UUV.
1.10. Comunicaciones
Este es, sin duda, uno de los temas clave en el asunto de los drones submarinos. Los métodos disponibles son los acústicos, los de radiofrecuencia, satélites y cables de fibra óptica (para ROV). Las ondas electromagnéticas apenas se propagan bajo el agua, lo que hace la radio y el radar inútil en este sentido. Por eso se utilizan las ondas acústicas, pero esto tiene sus inconvenientes. Como intenté explicar aquí, es posible tener a un objeto submarino prácticamente al lado y no verlo en el sonar. Lo mismo ocurre si queremos utilizar el sonido para comunicarnos bajo el agua. Pero eso no es todo, ya que las comunicaciones acústicas submarinas están muy limitadas en alcance y ancho de banda. Por la naturaleza de estas limitaciones, no se espera que se puedan resolver con los avances de la tecnología.
Esta situación, que permite a los submarinos ser la unidad militar clandestina por excelencia, supone un problema en el caso de los UUV. Los submarinos tripulados pueden, dentro de sus reglas de enfrentamiento y otras instrucciones, tomar decisiones basadas en la información de la que disponen. Los drones submarinos aún no son capaces de llegar a ese nivel de toma de decisiones y, previsiblemente, no lo serán en el futuro próximo. Por tanto, se hace esencial comunicarnos con ellos, para darles instrucciones y recibir la información que recaben.
La limitación a las comunicaciones acústicas es física, y difícilmente será superada. La alternativa, subir a la superficie para utilizar otros métodos, como puede ser el satélite, supone, en primer lugar, exponer al dron a ser detectado. También requiere que el dron cuente con algún tipo de mástil (salvo que queramos que emerja por completo), haciendo más complejo su diseño. Los mástiles no podrán ser muy grandes, pero esta limitación la veremos a continuación. Además, para comunicarse por satélite o por radio a grandes distancias, se necesitan señales potentes, que no estarán disponibles en los drones más pequeños.
Otra posibilidad es el empleo de boyas que actúen como nodos intermedios; es decir, que el dron se comunique con la boya y esta, por satélite o radiofrecuencia, con el exterior. Por supuesto, este sistema también tiene sus limitaciones, ya que la boya deberá ser portada por el UUV y, probablemente, abandonada (y, quizás, detectada) o preposicionada, con lo que se vuelve a hacer difícil su empleo en operaciones clandestinas. Y comunicarse con la boya tampoco será, necesariamente, sencillo.
Los cables son una opción que llevan tiempo usando los ROV y se ha demostrado su uso en distancias de hasta 200 km. Para AUV, cabe la posibilidad de tener nodos de comunicaciones bajo el agua a los que el aparato se pueda conectar para transmitir y recibir; aunque, como en todos los casos, no podrán estar muy metidos en la zona enemiga.
Hay otro sistema de comunicaciones con el que se han hecho pruebas: el óptico. El problema del láser es que se atenúa en el mar y los alcances y anchos de banda que se han logrado no tienen ninguna validez práctica.
Por último, mencionar que la posibilidad de UUV trabajando en red (los famosos enjambres) requiere, evidentemente, comunicaciones fluidas entre ellos; un gran desafío que no estamos cerca de resolver.
1.11. Mástiles
Los mástiles, aunque pueden parecer una tecnología relativamente sencilla, tienen dos problemas principales.
El primero se da solo en los UUV que se diseñan para ser lanzados desde tubo. Evidentemente, el mástil no podrá sobresalir del diámetro del tubo (21 pulgadas o 533 mm en los tubos estándar), lo que nos deja dos opciones: que el UUV tenga un diámetro menor y, con el mástil, alcance los 533 mm; o que el mástil quede recogido por completo dentro del cuerpo del UUV, con la consiguiente pérdida de espacio y la necesidad de un sistema de izado y recogida más complejo.
El segundo problema es el relativo a la altura del mástil. Desde lo alto del puente de un barco, las olas rara vez parecen muy grandes. Para muestra un botón: es algo muy a tener en cuenta cuando se está planeando echar al agua una embarcación menor para, por ejemplo, hacer una visita y registro (abordaje) a otro barco. Es habitual que los miembros del trozo de visita y registro regresen empapados; a catorce metros sobre la superficie del mar, metro y medio de ola no parece mucho; pero, sentado en el flotador de una embarcación que levanta menos de medio metro del agua, esa misma ola es muy… divertida. Me he querido apoyar en este ejemplo para llamar la atención sobre un asunto: a unos centímetros del agua, el horizonte se reduce enormemente. Muchísimo. Hay una razón por la que los barcos antiguos ponían a los vigías en las cofas y, aún hoy en día, intentamos poner los radares lo más alto posible. Esto también funciona en sentido inverso: a pocos centímetros del mar, el más mínimo oleaje (y el mar no suele estar en calma absoluta) bloquea nuestro campo de visión… y bloquearía, potencialmente, las comunicaciones LOS (line of sight o línea de visión). Pero eso no es todo. Los grandes balances provocados por las olas en un objeto tan pequeño pueden impedir que este sea capaz de «engancharse» a un satélite para transmitir o recibir información.
La estabilidad de un objeto se establece por la separación vertical entre sus centros de gravedad y de carena. El centro de gravedad (G) es, hablando en cristiano, el punto en el que se representa de forma teórica el peso de un cuerpo (que me perdonen los físicos). El centro de carena (C) es el centro de gravedad o centro geométrico del volumen de agua que desplaza un objeto a flote (o sumergido) y sobre este punto aplicaremos —de forma teórica— la fuerza de empuje que mantiene al barco a flote (¿te suena un tal Arquímedes?).
Manteniendo el mismo peso, si hacemos que el mástil sea muy alto, estaremos subiendo el centro de gravedad. Como es el mismo peso (se desplaza la misma cantidad de agua), el centro de carena permanece en el mismo sitio. Cuando G y C están cerca, el par de fuerzas empuje-gravedad estabiliza el barco; pero, a medida que se alejan, esta tendencia disminuye hasta invertirse. ¡El barco volcaría siempre! Existe otro concepto denominado metacentro (M), pero no merece la pena que nos enfanguemos… es bastante intuitivo: a pesos más altos, mayor tendencia a volcar.
Además de la inestabilidad y el riesgo de que el UUV vuelque, estas configuraciones obligarían a métodos de control de la flotabilidad y/o estabilidad más complejos, perdiendo sitio para otros sistemas y encareciendo el aparato.
Otro asunto que hay que tener en cuenta respecto a los mástiles es que, si no se recogen por completo dentro del casco de presión —que es lo habitual—, todos los sensores que lleven deberán estar preparados para resistir la presión máxima a la que vaya a operar el dron.
Bueno, pues tras esta digresión técnica, vamos a pasar a un elemento de los UUV que merece su propio apartado, ya que afecta de lleno a las misiones que los drones podrán realizar.
2. Sensores
Siempre digo que los sensores son el patito feo de los sistemas de armas. La tendencia natural es a fijarnos en lo más atractivo: las armas en sí. Pero ningún arma puede funcionar sin su sensor asociado; desde los ojos del fusilero más bisoño al más complejo sistema ISR, los sensores son necesarios para cerrar la famosa kill chain que ya mentamos en la introducción. Las armas no pueden funcionar sin los sensores y, además, los sensores están en uso, casi, permanentemente, mientras que las armas solo se usan en condiciones muy concretas. Por último, hay que decir que muchas misiones se pueden realizar sin utilizar ningún arma, pero ninguna se puede hacer sin emplear algún sensor.
Vamos a tratar los siguientes tipos de sensores:
1. Acústicos
2. Electromagnéticos
3. Ópticos
4. NBQR
Podríamos considerar los magnéticos (brújulas y magnetómetros para geología) y los CTD (conductividad, temperatura y profundidad) para oceanografía, pero son relativamente sencillos y su aplicación no es puramente militar, así que vamos a centrarnos en los cuatro citados.
2.1. Acústicos
Los sensores acústicos son, principalmente, los sonares. Estos se dividen, principalmente, en dos tipos: activos y pasivos. Los sonares activos son aquellos que emiten una onda sonora para escuchar su rebote y así calcular la distancia y la dirección a la que está el objeto en el que ha rebotado el sonido. Los sonares pasivos no emiten nada; se limitan a escuchar el ruido del entorno. Esto supone que los sonares pasivos no puedan detectar, por ejemplo, obstáculos. Los sonares pasivas se usan, principalmente, por submarinos en misiones de guerra antisubmarina o antisuperficie. Como contábamos en el estudio de submarinos, los submarinos operan en pasivo porque en activo serían más fáciles de detectar, y su principal preocupación es la discreción. Dado que la onda sonora de un sonar activo tiene que hacer un recorrido doble (ida y vuelta), es posible que le llegue a un blanco (y este la oiga) sin que nosotros escuchemos el rebote, porque pierde fuerza en el camino de vuelta.
Por estas razones, todo en los submarinos se construye teniendo en cuenta que tienen que ser ultrasilenciosos. En el estudio veíamos que, según algunas fuentes, hay submarinos modernos que hacen menos ruido que el ruido de fondo del mar. Y muchos que, al menos, se acercan a ese umbral. Esto ha supuesto que haya habido propuestas de que los sumergibles tengan que operar en activo, causando revuelo entre los submarinistas. Ahí, precisamente, es donde pueden entrar los drones, pues permitirían llevar una política activa sin revelar la posición del submarino… siempre que fueran capaces de comunicarse con el submarino para pasarle la información, claro.
Pero me he ido por las ramas. Volvamos a los drones. Los sonares activos se han desarrollado hasta el punto de que los sonares de apertura sintética, al igual que los radares de este tipo como el que montan nuestros vetustos aviones de patrulla marítima P-3 Orion, son capaces de levantar una silueta del blanco. Además de para reconocer objetos en el fondo, esta tecnología podría llegar a ser muy útil para identificar a otros aparatos sumergidos. Tengamos en cuenta que los submarinistas confían en el oído para diferenciar unos blancos de otros: contactos sumergidos de barcos de superficie, barcos de guerra de mercantes e, incluso, unos submarinos de otros. Pero esta labor, además de extremadamente compleja, requiere tener información sobre como suena el submarino enemigo, para poder reconocerlo. Esto implica haberlo escuchado e identificado antes. Los sonares de apertura sintética, si se desarrollan tanto como los radares, podrían hacer que esto no fuera necesario.
Los sensores acústicos están, por lo general, suficientemente desarrollados, y solo habrá que superar los pequeños desafíos que suponga adaptarlos a los UUV (especialmente, en cuanto a tamaño).
2.2. Electromagnéticos
En este informe de la agencia RAND se menciona el Non-Traditional Tracker (NTT) o seguidor no convencional, un nuevo sistema que se está desarrollando bajo el más alto secreto. No he logrado encontrar nada sobre él en fuentes abiertas, pero cabe la posibilidad de que tenga algo que ver con el ACTUV, el dron de superficie para guerra antisubmarina. Según DARPA, el ACTUV se valdría de sensores «no convencionales» para su misión.
Si damos por válida la premisa de que se incluiría dentro del ámbito electromagnético, hay dos posibilidades principales. Una sería un sistema pasivo, que detecte el campo electromagnético que genera un submarino. Este es el principio de funcionamiento del MAD (detector de anomalías electromagnéticas) que portan la mayoría de las aeronaves ASW. Las limitaciones del MAD han hecho que no se instale en los nuevos P-8 Poseidon (excepto en la versión india). El MAD requiere que el aeronave pase cerca de la superficie y que el submarino no esté muy profundo. Su fiabilidad es limitada y, generalmente, se usa para corroborar detecciones de otros sensores. Además, su uso se basa en la muy superior velocidad del medio aéreo, que puede cubrir grandes zonas; los muy cortos alcances del MAD lo hacen inútil desde un barco. Pero cabe la posibilidad de que el secreto NTT se base en los principios de funcionamiento del MAD.
La otra posibilidad es que sea un sensor electromagnético activo, es decir, lo que habitualmente conocemos como un radar. Ya hemos dicho que las ondas electromagnéticas se atenúan bajo el agua, por lo que se antoja complicado que puedan llegar a ser útiles; pero, quizás, se esté investigando en este sentido.
Por supuesto, hay otras posibilidades y estaré encantado de que, si se te ocurre alguna, me la cuentes en fede@fsupervielle.com. Tampoco podemos descartar que fuese un proyecto que ha terminado siendo abandonado o que lo vaya a ser en un futuro.
2.3. Ópticos
Los principales sensores ópticos serán, por supuesto, los diseñados para capturar imágenes, tanto fotografía como vídeo, apoyados por los sistemas de iluminación necesarios. También se pueden emplear sistemas láser para dar una escala de referencia ya que, bajo el agua, puede ser difícil decir si algo tiene diez o cien metros de largo, sin tener con qué compararlo.
El gran desafío respecto a estos sensores no está relacionado con ellos directamente, sino con dos de las tecnologías que ya hemos tratado: la capacidad de comunicaciones del dron y su autonomía (independencia). Transmitir las imágenes desde debajo del agua va a ser casi imposible y, para hacerlo desde la superficie, el dron tendrá que mostrarse, pudiendo ser detectado. Además, ya hemos visto que, aun en superficie, estos aparatos se verán limitados por los mástiles y por el tamaño de los equipos que puedan portar. La alternativa sería procesar las imágenes a bordo, pero la capacidad actual está muy lejos de permitir que una máquina analice una imagen y sea capaz de tomar acción a partir de las conclusiones que saque, salvo que sean tareas muy repetitivas.
2.4. NBQR
Montar en un dron un sensor capaz de detectar agentes químicos en el agua debería ser relativamente sencillo.
Otra posibilidad es la de utilizarlos para detectar material radiológico en barcos sin tener que acceder a estos. Ya sea porque no se puede, porque no se quiere o por seguridad, es posible que no se pueda registrar un barco en concreto. Con un detector de radiación adecuado, se podría discernir si un barco porta material radiológico desde el exterior del casco. Una de las limitaciones sería que, cuanto más alta estuviese estibada la carga, más difícil sería detectarla. Sin embargo, una de las ventajas tiene que ver con que estos sensores son comparables a una cámara de fotos; dado que la señal radiológica disminuye con la distancia, los detectores requieren un tiempo de exposición alto para poder detectarla, al igual que las fotos con poca luz. Para inspeccionar barcos, tener un buceador bajo el agua un tiempo prolongado puede ser desde poco práctico a imposible o peligroso. Pensemos en aguas muy frías o en que el barco esté en movimiento (si queremos evitar que traiga material radiológico, sería bueno saberlo antes de tenerlo atracado en el muelle). En esta situación, el uso de UUV se puede demostrar fundamental.
3. Autonomía
Para terminar este epígrafe sobre cómo son los UUV, hablaremos de los distintos grados de autonomía (en cuanto a independencia del operador) que pueden tener. Este es uno de los temas más candentes en el desarrollo de los drones, especialmente los submarinos, y no será la última vez que lo tratemos; pero creo que es interesante tener una referencia de las posibilidades que hay o que se contemplan antes de meternos en qué pueden y qué no pueden hacer.
Dado que esta tecnología está en pañales, todavía no se ha logrado una homogeneización; ni siquiera en la terminología, así que hay varias clasificaciones de autonomía. La primera clasificación, muy sencilla, divide los drones en:
completamente autónomos
semiautónomos
teleoperados
operados remotamente
Creo que todas las categorías se explican con el propio nombre, excepto la diferencia entre las últimas dos. Los teleoperados son los que requieren un control de forma continua, que se hace a través de los sensores del dron (cámaras u otros). Aquí entrarían la mayoría de los ROV. Los de control remoto son los que se controlan continuamente, pero sin utilizar los sensores del aparato; es decir, generalmente, porque se tienen a la vista, como algunos de los juguetes teledirigidos más sencillos.
Una clasificación un poco más compleja de la autonomía incluye hasta seis categorías, que no coinciden plenamente con las cuatro anteriores. Serían, de menor a mayor:
Operado: su funcionamiento es el resultado directo de inputs introducidos por un humano. Como mucho, tendrá reacciones automatizadas en cuanto al procesado de información, pero no cambiará el funcionamiento del aparato.
Asistido: funciona en paralelo a la actividad humana, aumentando la capacidad de esta. Aquí podríamos incluir una miríada de sistemas que reducen la carga de trabajo del operador, desde los sencillos pilotos automáticos hasta ayudas a la decisión u otros más complejos. El sistema no funciona sin el input humano.
Delegado: el UUV realiza de forma autónoma tareas sencilla como controlar el gobierno y la propulsión. La diferencia con el piloto automático, por ejemplo, sería que, en aquel caso, lo único que hace el aparato es seguir un rumbo (y velocidad y altura/profundidad) ordenado. En este, se puede introducir una ruta y el dron la seguirá sin necesidad de intervención humana. Otras automatizaciones sencillas podrían incluir el disparado de algunas tareas en base a ciertas señales recibidas por los sensores. Por ejemplo, un UUV de guerra de minas debería disminuir velocidad y pasar al sonar de identificación si en el sensor de búsqueda encuentra un objeto que parece ser una mina.
Supervisado: realiza tareas asignadas de forma automática, pero no puede salirse de esas faenas. Es posible que sea capaz de realizar múltiples tareas, pero solo tenga habilitada una. Para poder realizar las demás, el controlador humano deberá dar autorización. En un apartado posterior vamos a ver en detalle la diferencia entre tarea y misión; por ahora nos vale con saber que las tarea son cosas sencillas y, habitualmente, repetitivas. Las misiones son más complejas y suelen abarcar muchas tareas, además de una visión más holística. Los drones supervisados podrán hacer tareas sin intervención humana, pero no misiones completas. El humano puede observar el «razonamiento» del aparato y corregirlo cuando estime oportuno.
Mixta: tanto el humano como el sistema pueden iniciar comportamientos, pero el controlador sigue pudiendo verificar cómo alcanza sus decisiones el dron y corregirlas. Existen diferentes grados de control y regulación en cuanto a cómo el humano controla y verifica el funcionamiento del aparato. Este es, sin duda, el gran cajón de sastre donde entra casi todo, ya que es, por ahora, muy difícil, que los UUV alcancen la última categoría.
Completa: sin intervención humana en cualquier condición. Esto es, para misiones complejas, una quimera. Lo veremos más adelante.
Por último, la clasificación que me parece más útil es la siguiente, ya que es la que está directamente relacionada con la necesidad de comunicarse y con los problemas morales de dar independencia a un sistema de armas:
Man in the loop (humano en el ciclo; el operador está metido en el proceso de decisión): el operador decide qué blanco atacar y el sistema realiza el ataque.
Man on the loop (humano sobre el ciclo; el operador supervisa el proceso de decisión): el sistema decide qué blanco atacar y realiza el ataque, pero el operador vigila que lo haga correctamente y puede abortar.
Man out of the loop (humano fuera del ciclo; el operador no puede impedir las acciones del dron): el sistema decide que blanco atacar y lo ataca sin que el operador pueda impedirlo.
IV. ¿Qué no pueden hacer los UUV?
Puede parecer un poco contradictorio incluir este apartado aquí, ya que todavía no hemos hablado concretamente de lo que sí pueden hacer los drones submarinos; pero creo que es conveniente quitarnos de en medio, primero, lo que no pueden hacer. Así dejamos para el siguiente epígrafe lo realmente interesante y no tenemos que pararnos a explicar las limitaciones que vamos a ver aquí (muchas de las cuales ya hemos ido nombrando).
Las capacidades de los drones quedarán reflejadas, principalmente, por cuatro de las características que hemos visto:
Autonomía (tiempo de operación), incluyendo la capacidad de alimentar un número concreto de sensores. Esto definirá dónde puede operar el UUV y si necesitará ser desplegado por otra unidad o si podrá transitar por sus propios medios hasta la zona de operaciones. A su vez, limitará algunas misiones, pues habrá drones que, por su alcance limitado, no podrán infiltrarse tras las líneas enemigas.
Carga útil, que será, principalmente, de dos tipos: los sensores definirán qué información es capaz de percibir el aparato; el resto podrán ser armas u otros elementos con los que actuar. Evidentemente, esto también delimitará las misiones a las que pueda dedicarse cada modelo. Hay que tener en cuenta que, a misiones más complejas, se necesitará una mayor carga útil y, por tanto, un UUV más grande. Pero esto no nos debe hacer descartar la importancia de los drones más pequeños, que podrán realizar misiones de gran valor.
Autonomía (en cuanto a independencia del operador; perdón por repetir el término). La autonomía definirá las misiones que el dron podrá realizar en cuanto a que, si sus comunicaciones son limitadas, como hemos visto que serán, solo podrá realizar aquellas misiones que pueda completar sin la asistencia o supervisión de un controlador humano. Desde luego, al menos, en muchas de estas misiones, las comunicaciones deberán reducirse al mínimo, así que, aunque se logre una limitada capacidad de control remoto, el UUV deberá operar en solitario durante gran parte del despliegue.
Mando y control y comunicaciones (C3), estrechamente relacionado con el punto anterior. El equilibrio entre comunicaciones y la inteligencia artificial que permita una mayor autonomía, establecerá las capacidades de cada UUV.
Ya que la carga útil está estrechamente relacionada con el tamaño y, dentro de lo razonable, se podrá adaptar a las necesidades, en este apartado nos vamos a centrar en la autonomía (independencia) y las comunicaciones. En relación con la autonomía (alcance), veremos las ventajas e inconvenientes de los distintos métodos y lugares de lanzamiento. Al final hablaremos de varios temas sueltos que también limitan y limitarán las capacidades de los UUV, y de algunos desafíos no tecnológicos. El índice, por tanto, queda así:
1. Lanzamiento y recogida
2. Comunicaciones
3. Inteligencia artificial
4. Cajón de sastre
5. Más allá de la tecnología
1. Lanzamiento y recogida
Voy a empezar por el final, que es más breve.
Para cualquier plataforma que se encuentre en la mar, ya sea un barco o un submarino, la recogida de un UUV puede llegar a ser bastante compleja. En primer lugar, se requiere de una navegación de precisión y coordinación que permita a ambos reunirse en un punto de la mar. Para el siguiente paso, la recogida en sí misma, se pueden dar dos opciones. La primera es que el barco o submarino cuente con una maniobra preparada para recoger UUV, ya sea una grúa o similar, y una apertura por dónde introducirlos a bordo. Esto es prácticamente descartable en el caso de los submarinos. La segunda es que el UUV, por sus propios medios o guiado por el vehículo madre, sea capaz de volver a introducirse en él. Esto supone una navegación extremadamente precisa y una capacidad de control inusitada. Debemos pensar que, generalmente, estos UUV deberán volver a introducirse en los tubos desde los que se han lanzado. Además de ser estrechos de por sí, lo normal es que el UUV esté diseñado para aprovechar el diámetro del tubo; es decir, que los márgenes serán de milímetros. Existe una tercera alternativa: en el caso de los drones más baratos, se pueden emplear como aparatos de usar y tirar y así no sería necesario recuperarlos.
Todo esto hay que analizarlo teniendo en cuenta que la recogida deberá poder hacerse en un amplio abanico de condiciones meteorológicas y que se deberá contar con un sistema alternativo o de contingencia. Por supuesto, no se podrá poner en peligro la seguridad del barco o submarino. Aunque pueda parecer un tema menor, la recogida de UUV supondrá un desafío en muchos de los diseños.
En cuanto al lanzamiento tenemos, principalmente, tres posibilidades: tierra, barco y submarino.
El lanzamiento desde tierra tiene la ventaja de que el dron no está limitado en tamaño, de que en el momento de la recogida solo el dron se mueve y de que es, de los tres métodos, el que menos se ve afectado por condicionantes meteorológicos. Sin embargo, tiene el inconveniente de que el dron tendrá que recorrer una mayor distancia hasta llegar a su objetivo (un barco y, sobre todo, un submarino podrían dejarlo más cerca). Además, en caso de un fallo durante la operación, será mucho más difícil de recuperar y, por último, las condiciones operativas en el teatro serán desconocidas o, en el mejor de los casos, la información se obtendrá por otros medios.
El lanzamiento desde un barco reduce el tránsito que tendría que hacer un UUV desde tierra. Esto hace que la situación en la zona de operaciones se pueda conocer mejor. Los barcos también son medios con un gran capacidad de mando y control, que podrán emplear en apoyar y supervisar al dron si es necesario. Los barcos tienen más facilidades que los submarinos para embarcar componentes extraños (baterías, combustibles) y para abastecer de energía a los drones. El gran inconveniente de este método, que prácticamente lo descartará para algunas misiones, es que no es, por lo general, discreto. Un barco no puede penetrar en una zona A2AD sin ser detectado, con lo que, en muchos casos, el UUV seguirá teniendo que hacer un tránsito considerable por sus propios medios. Además, el barco, aunque no tanto como el submarino, limita el tamaño y el peso de los UUV. Salvo que sean barcos especialmente preparados para funcionar con estos ingenios o grandes barcos como anfibios o logísticos, probablemente los UUV tendrán que limitarse a los LUUV e inferiores. Por último, el barco se verá especialmente afectado durante la maniobra de recogida si las condiciones meteorológicas son adversas. Una vez más, si hablamos de barcos especialmente preparados, con algo del estilo de las playas que utiliza la Coast Guard para sus rhibs, quizás, no tanto. Pero un destructor o una fragata, utilizando una grúa o pescante, pueden pasarlo muy mal recogiendo un bicho del tamaño de una embarcación pequeña con un par de metros de ola y nadie conduciendo el invento.
Por último, el submarino. Las ventajas más evidentes son que se trata del medio clandestino por antonomasia y que esto permitirá reducir los tránsitos al mínimo. Pero también juega a su favor el conocimiento del entorno submarino y la experiencia de las dotaciones. A los surfetas, a veces, nos cuesta entender el entorno en el que trabajan nuestros colegas submarinistas (y nuestros potenciales enemigos submarinistas), pero a ellos no se les escapa ni un detalle, ya que son los dueños y señores de las profundidades. Finalmente, esto tiene otra ventaja: la posibilidad de operar el dron con un man-in-the-loop; es decir, un humano dentro del ciclo de toma de decisiones del dron. A pesar de las dificultades de las comunicaciones submarinas, qué duda cabe sobre que los submarinos serán los mejor posicionados para comunicarse con los UUV. A pesar de todo esto, los submarinos tienen varias desventajas como plataformas de UUV. En primer lugar, ya hemos visto que las fuerzas submarinas —y no solo la norteamericana— tienen cada vez una mayor carga de trabajo. Precisamente, el advenimiento de los UUV se ha dado, entre otras cosas, para descargar a los submarinos. Si usamos a los submarinos para desplegarlos, no estamos logrando ese objetivo. En segundo lugar, los submarinos limitan enormemente el tamaño y volumen de los UUV. Por regla general, a sus tubos lanzatorpedos. Existen ya submarinos preparados para albergar y lanzar drones más grandes, pero no es lo habitual y, en cualquier caso, no es tan fácil como meterle a un barco un dron encima. Desde luego, se antoja imposible que los XLUUV puedan operar desde submarinos, y muy pocos LUUV podrán hacerlo y solo desde submarinos especialmente preparados para ello. Esta limitación del submarino se extiende a la dotación: será más difícil albergar a los especialistas encargados de operar y mantener al dron. En tercer lugar, la recogida bajo el agua será, probablemente, las más compleja de las posibilidades. Y, por último, hay una larga lista de limitaciones en cuanto a la interfaz y las certificaciones que los equipos que van dentro de un submarino deben cumplir. Según el Naval Sea Systems Command, estas incluyen certificaciones en el arranque del sistema, peso y volumen, flotabilidad neutra, firma acústica, seguridad, combustible, temperatura y distribución eléctrica (sobre todo, en cuanto a la que tenga que proporcionar el submarino). Aunque algunas de estas cuestiones se ciñen solo al lanzamiento desde tubo, la mayoría son requisitos que tendrán que cumplir todos los drones que vayan a ser lanzados desde un submarino.
En resumen, ¿qué no pueden hacer los UUV en función de su lugar de lanzamiento y recogida? No hay nada que no puedan hacer como tal, pero debemos tener en cuenta que cada opción ofrece algunas ventajas y otros inconvenientes. Cada UUV, en función de su misión, deberá optimizarse para una de las opciones, aunque se pueda utilizar desde varias. Sería una lástima constreñir algunas capacidades de un dron para poder meterlo en un submarino y terminar empleándolo desde un buque de superficie.
2. Comunicaciones
Aunque he intentado evitar, en la manera de lo posible, saltar de un tema a otro, ya hemos hablado varias veces de las comunicaciones bajo el agua. Baste con recordar que es un medio mucho más restrictivo en este sentido que el aire. El agua atenúa las ondas de radio y otras señales inalámbricas. Los sistemas laser son muy caros y requieren cantidades de energía que no van a estar disponibles en los UUV. Resumiendo, las comunicaciones con un ancho de banda y alcance razonables no son practicables bajo el agua. Dado que lo tratamos con un poco más de detalle en el apartado de tecnologías, no me voy a extender.
La imposibilidad de contar con comunicaciones permanentes y sin «asomar la nariz» a la superficie, nos introduce directamente en el siguiente apartado.
3. Inteligencia artificial
La autonomía, en cuanto a independencia del operador, de cualquier sistema complejo, deberá lograrse mediante el empleo de inteligencia artificial. Este es otro de esos términos en los que no quiero meterme en detalle, ya que es un campo relativamente nuevo, que incluye aspectos sobre los que no hay consenso y que, desde luego, merecería un tratado de varios volúmenes por sí solo. Para entendernos, diremos que la inteligencia artificial es el intento de imitar el razonamiento humano en máquinas. Es decir, ir más allá de los simples cálculos (y no tan simples, por supuesto) que venían haciendo los ordenadores y ser capaz de hacer cosas que, se suponía, solo el cerebro humano era capaz de hacer. Algunas de estas pueden ser aprender (ahora machine learning) o inferir soluciones sin tener datos concretos, pero comparando con experiencias pasadas. Por esto es habitual escuchar que la IA tiene que «entrenarse» antes de funcionar: necesita una importante cantidad de experiencias previas para que su base de datos sea suficientemente grande como para ser capaz de sacar soluciones que no tiene programadas.
Ya hemos mencionado algunas de las situaciones para las que un UUV necesitará ser capaz de tomar decisiones con independencia. Una muy básica está relacionada con el punto anterior. Tras recibir un determinado dato por un sensor (por cualquiera de sus sensores o por una combinación de ellos, realmente), el dron deberá ser capaz de transformarlo en información y decidir si esa información es suficientemente importante y urgente como para abandonar su misión/puesto y subir a superficie o volver a un nodo de comunicaciones para transmitirla. Si bien los ejemplos más sencillos se podrían programar, en el caso de misiones complejas, como pueden ser las relacionadas con ASW o, principalmente, cualquiera que tenga al otro lado un contrincante humano, son casi imposibles de prever. La máquina tendrá que aprender a decidir; y tendrá que decidir si es más importante romper la clandestinidad o la información que ha recopilado. Esta es un dilema que ha atormentado a marinos y soldados desde que el hombre hace la guerra; veremos si una máquina es capaz de resolverlo.
Parece evidente que dos de las misiones en las que más se hará necesario contar con drones con estos niveles de independencia serán las de recopilación de inteligencia y aquellas que tengan lugar en zonas de riesgo, donde la posibilidad de ser descubierto juega un papel importante.
Uno de los principales escollos que tendrá que resolver la IA es, precisamente, la cantidad de ejemplos que requiere para aprender. Pero no solo eso, ya que las experiencias pasadas no tienen por qué repetirse en el futuro, de tal forma que, en palabras de The Political Room, se crea un «cuello de botella adaptativo». ¿Serán los drones capaces de adaptarse con la celeridad necesaria a escenarios cambiantes?
A continuación, vamos a enumerar los niveles de autonomía que están siendo desarrollados (o que no están todo lo avanzados que sería necesario) y los que se pretende desarrollar en un futuro a largo plazo. Todos estos son, a día de hoy, limitaciones en el uso de UUV. En el apartado «¿Que sí pueden hacer los UUV?» veremos los niveles de autonomía o independencia actuales y qué permiten hacer a los drones submarinos.
Capacidades en desarrollo:
Tránsitos largos y capacidad de planeamiento precisa de rutas de inserción sin navegación por GPS, utilizando tecnologías basadas en el reconocimiento del fondo, por ejemplo. Esto quiere decir que las rutas de inserción complejas deberán estar preplaneadas en el momento de desplegar el dron o, al menos, que el UUV tendrá que comunicarse con su estación controladora para que le dé una ruta o decida cuál es la mejor.
Estudios flexibles de zona, incluyendo detección, clasificación y reconocimiento de blancos. Esto significa que los drones no son del todo fiables en la clasificación de blancos, sobre todo, si se dan cambios sustanciales en el entorno o en la forma de operar del adversario. Podrán identificar y clasificar contactos en base a unos comportamientos, pero si se salen de ahí, necesitarán el apoyo de un humano.
Contra detección, en varios sentidos. Uno es la ya mencionada detección de redes, que pueden ser tanto accidentales como diseñadas para impedir el paso de estos ingenios. Otra es la capacidad de valorar en qué momento han sido o pueden ser detectados por el enemigo. Esto varía en función de la plataforma enemiga y de las condiciones, y el comportamiento del dron deberá ajustarse en función de la prioridad de la misión (clandestinidad vs. objetivos). Más allá de los sistemas de medición del entorno submarino o electromagnético que, junto con una estimación de las capacidades de los sensores enemigos, nos puede dar una estimación de la distancia a la que nos detectará, los drones deberán de ser capaces de dilucidar si el enemigo los ha detectado en base a su comportamiento: cambios de rumbo y velocidad, de forma de operar, de configuración de los sensores, aumento o disminución de las transmisiones y un largo etcétera.
Fusión de datos de distintos sensores. Los UUV más complejos irán dotados de sensores distintos. Cada sensor será capaz de procesar su propia información, pero es la conjunción de esta información y el análisis holístico lo que ofrece un verdadero conocimiento del entorno que permite tomar decisiones adecuadas.
Comportamientos colaborativos. Aunque ya se han dado los primeros pasos, la tecnología aún no es todo lo avanzada que deberá ser para que tenga verdadera utilidad, incluso obviando los problemas de comunicaciones que tanto hemos mencionado.
Detección de errores y reacción. Detectar los errores propios debería ser relativamente sencillo, aunque en sensores como los sonares pasivos puede no serlo tanto. Un radar siempre tiene blancos con los que probarse; pero, en el caso de los sensores pasivos, aunque existen métodos para comprobarlos, dependen del propio sistema. Pero el verdadero desafío viene en cuanto a la reacción que el aparato deberá hacer: valorar si es crítico para la misión, si debe continuar o, posiblemente, en un futuro, realizar un autoreparación.
Reconfiguración de sensores para adaptarse a las necesidades de la misión. Los cambios provocados por las condiciones ambientales deberían de ser relativamente sencillos de programar, pero aquellos que emanen de una variación de la situación táctica, pueden ser un desafío para la IA que controle el dron. Deberá tener en cuenta multitud de factores y tomar decisiones que siguen resultando difíciles para los humanos. Por ejemplo, llegado el momento, ¿deberán los drones ASW tomar la decisión de pasar de una política pasiva a una activa? Y ¿en base a qué?
Niveles que se pretende desarrollar a largo plazo:
Capacidad de detectar, evitar y librarse de redes, tanto de pesca como antibuceador o antidrón.
Consciencia de contradetección y reacción adecuada.
Evaluación dinámica del nivel de amenaza e intenciones del adversario. Merece la pena pararnos un segundo a valorar lo subjetivo de estos conceptos y los avances en inteligencia artificial que serán necesarios para que ofrezcan la fiabilidad necesaria. Es más, cabe pensar que, aunque se dominen estos sistemas, siempre cabrá un margen de error, al igual que lo existe en la toma de decisiones humana.
Toma de decisiones autónoma que permita el empleo de armas. Muy relacionado con el punto anterior, este también tiene derivadas de mucho calado, entre las que destaca la ético-moral. ¿Permitiremos que una máquina, sin supervisión alguna, emplee armas? ¿Dejaremos la posibilidad de que estalle un conflicto, o de una escalada sin retorno, en manos de un algoritmo? Siempre que estas decisiones tengan que ser supervisadas por un humano, volveremos a la casilla de salida y la ventaja de contar con un medio submarino barato y que pueda operar aislado se perderá, al menos, en parte. Así que habrá que decidir si merece la pena desarrollar esta capacidad.
Comportamientos colaborativos avanzados; los conocidos como enjambres que, una vez más, dependen de unos avances en las comunicaciones submarinas que no parece que se vayan a dar.
Capacidad de supervivencia para misiones largas y complejas. Aunque no está más explicado en la fuente, podemos imaginar que se referirá a la capacidad de operar tras sufrir una avería o un ataque, llegando incluso a realizar reparaciones internas.
En resumen, el de la inteligencia artificial es, a la vez, un campo determinante y complejo para el empleo de UUV. Según la prestigiosa RAND corporation, el Departamento de Defensa estadounidense solo ha hecho progresos muy limitados en otorgar mayor autonomía a sus sistemas no tripulados (no solo los submarinos), lo que hace que haya que ser, en mi opinión, al menos un poco escépticos en este sentido. Es muy posible que, a corto y medio plazo, los UUV tengan que operar comunicándose rutinariamente con una estación de control, perdiendo así algunas de sus potenciales ventajas.
4. Cajón de sastre
He incluido este apartado para tratar varios temas que, aunque pueden tener relación con alguno anterior, sobre todo el de IA, no encajaban del todo, pero creo que son interesantes.
Uno de los mantras más repetidos por los detractores de los sistemas no tripulados es su vulnerabilidad ante los ataques informáticos. Como si los sistemas tripulados modernos, en caso de ser hackeados, pudieran seguir operando o combatiendo. Pero no se puede negar que tienen su parte de razón y es una posibilidad que se está teniendo en cuenta en el desarrollo de los UUV. En EE.UU. se está desarrollando un sistema denominado GARD, que suena igual que «guardia» pero que son las siglas de «garantizar la robustez de la inteligencia artificial contra los engaños». Existe la posibilidad de que el enemigo pudiera hacerse con el control del dron e, incluso, volverlo contra sus creadores. Una parte de la defensa va integrada en la IA misma, que deberá identificar los ataques y recordarlos para enfrentarse a ellos en el futuro. Una vez más, la dificultad llegará cuando se encuentre un ataque que no haya sufrido antes y que no tenga muchas similitudes con los anteriores.
El siguiente escollo es un término que los angloparlantes denominan situational awareness y que siempre me ha parecido muy difícil de traducir. Quizás, «consciencia del entorno», se acerque. En cristiano, quiere representar la capacidad de conocer y valorar la importancia de lo que tienes alrededor. Esto está relacionado con la habilidad que mencionábamos antes de sintetizar los contactos de varios sensores en un solo sistema que sea capaz, no solo de procesarlos, sino de sacar conclusiones de su significado y de las reacciones que debe tomar en consecuencia. La maritime situational awareness constituye los cimientos sobre los que se construye toda operación naval. Como es lógico, esta consciencia del entorno se hace más acuciante en escenarios en el que el nivel de amenaza es elevado, mientras que para misiones sencillas puede ser menos importante.
En parte relacionada con el punto anterior, nos encontramos con la limitada capacidad actual que tienen los sistemas autónomos de reconocer buques por su silueta. Aunque la clasificación de barcos sin modificar no debería de suponer grandes problemas, en el momento en el que incluimos posibles modificaciones o, quizás más importante, la capacidad de realizar valoraciones de daños tras un combate (battle damage assessment o BDA), la cosa se complica. Hay que tener en cuenta que el BDA es clave en un enfrentamiento, pues deberemos averiguar o inferir en qué condiciones ha quedado el enemigo. En combates que se realizan más allá del horizonte, esto no siempre es fácil, y los UUV podrían ofrecer muchas ventajas si se desarrolla esta capacidad. Recordemos que la alternativa de transmitir las imágenes para que el análisis se realice en otro lugar tiene varios inconvenientes.
Por último, debemos mencionar el asunto de los mástiles que hemos tratado en el apartado de componentes y tecnología. Las misiones de ISR (inteligencia, vigilancia y reconocimiento), salvo que sean sobre objetivos exclusivamente submarinos, requerirán el empleo de mástiles para obtener la información. Ya hemos dicho que esto puede comprometer la clandestinidad de la misión (sobre todo hasta que la IA no sea capaz de dilucidar con certeza si va a ser detectada), pero podemos ir un paso más allá. Cabe la posibilidad de emplear drones de superficie (USV) para realizar estas misiones. Si estos drones son del tipo semisumergible, es decir, con perfiles muy bajos, ofrecen casi la misma clandestinidad con importantes ventajas en disponibilidad o persistencia. Estaríamos hablando de vehículos similares a los que usan los narcotraficantes: embarcaciones modificadas para no levantar más de un palmo del agua que, especialmente de noche, pueden ser muy difíciles de detectar. A pesar de todo, a priori, parece ofrecer más confianza un UUV que tenga que subir a superficie cada vez que necesita comunicarse que un USV que, en caso de verse comprometido, no tiene la opción de irse para abajo para intentar ocultarse.
5. Más allá de la tecnología
Creo que es necesario pararnos un momento, dar un paso atrás y mirar todo este barullo con un poco de perspectiva. Qué duda cabe de que, para que el uso de drones submarinos se convierta en una realidad, la tecnología debe avanzar y permitirlo. Pero hay otras cuestiones a tener en cuenta que