Введение

Пассивная система подводного наблюдения времен холодной войны, стационарная система наблюдения под водой, система звукового наблюдения (SOSUS) была первоначальным названием системы обнаружения подводных лодок, основанной на пассивном гидролокаторе, разработанном ВМС США для отслеживания советских подводных лодок. Истинная природа системы была засекречена, как и название и аббревиатура SOSUS. Несекретное название «Проект «Цезарь»» использовалось для маскировки установки системы, а для береговых станций, идентифицируемых только как военно-морские объекты (NAVFAC), была разработана легенда об океанографических исследованиях. В 1985 году название было изменено на Integrated Undersea Surveillance System (IUSS), поскольку к стационарным донным массивам добавились мобильная система датчиков Surveillance Towed Array Sensor System (SURTASS) и другие новые системы. Командование и персонал оставались под «океанографическим» прикрытием до 1991 года, когда миссия была рассекречена. В результате командования, Океанографическая система Атлантики и Океанографическая система Тихого океана, были переименованы в Подводное наблюдение Атлантики и Подводное наблюдение Тихого океана, и персонал получил право носить знаки отличия, соответствующие выполняемой миссии. Изначальная система обеспечивала океаническое наблюдение на больших расстояниях, что стало возможным благодаря использованию глубоководного звукового канала, или канала SOFAR. Примером дальности является первое обнаружение, идентификация и сообщение о советской атомной подводной лодке, вышедшей в Атлантику через Гренландско-Исландско-Британский пролив (GIUK) массивом, заканчивающимся на NAVFAC Барбадос 6 июля 1962 года. Линейные массивы с гидрофонами, размещенными на склонах в пределах звукового канала, позволяли осуществлять формирующую лучами обработку на береговых объектах для создания азимутальных лучей. Когда два или более массивов фиксировали контакт, триангуляция обеспечивала приблизительное определение местоположения для воздушных или надводных сил. SOSUS вырос из задачи, поставленной в 1949 году ученым и инженерам по изучению проблемы противолодочной войны. Система была реализована в виде цепи подводных гидрофонных массивов, соединенных кабелем на основе коммерческой телефонной технологии, с береговыми станциями, расположенными вдоль западной части Атлантического океана от Новой Шотландии до Барбадоса. Первым экспериментальным массивом стал шестиэлементный испытательный массив, размещенный на Элеутере на Багамах в 1951 году, за которым, после успешных экспериментов с целевой подводной лодкой в 1952 году, последовал полностью функциональный массив длиной 304,80 м, состоящий из сорока гидрофонов. В то время заказ на станции был увеличен с шести до девяти. Секретный в то время военно-морской фильм 1960 года «Смотреть в море» описывает серийные массивы длиной 548,64 м. В 1954 году заказ был увеличен еще на три атлантические станции и расширен на Тихий океан, с шестью станциями на Западном побережье и одной на Гавайях. В сентябре 1954 года на Пуэрто-Рико был введен в эксплуатацию военно-морской объект «Рами». Затем последовали другие объекты первой атлантической фазы, и в 1957 году первоначальный оперативный массив на Элеутере получил оперативный береговой объект в качестве последнего этапа первой фазы атлантических систем. В том же году началось строительство и ввод в эксплуатацию тихоокеанских систем. В течение следующих трех десятилетий были добавлены новые системы; NAVFAC Кефлавик, Исландия, в 1966 году и NAVFAC Гуам в 1968 году являются примерами расширения за пределы западной Атлантики и восточной части Тихого океана. Модернизация береговых объектов и новые кабельные технологии позволили консолидировать систему, и к 1980 году этот процесс привел к закрытию многих NAVFAC с централизованной обработкой на новом типе объекта, Naval Ocean Processing Facility (NOPF), к 1981 году имевшем по одному объекту для каждого океана и массовому закрытию NAVFAC. По мере ввода в эксплуатацию новых мобильных систем первоначальные массивы были выведены из эксплуатации, а некоторые переданы для научных исследований. Наблюдение продолжается с использованием новых систем под командованием командующего подводным наблюдением.

История

История SOSUS началась в 1949 году, когда ВМС США обратились в Комитет по подводной войне – академическую консультативную группу, созданную в 1946 году при Национальной академии наук – для проведения исследований в области противолодочной борьбы. В ответ на это ВМС сформировали исследовательскую группу под названием «Проект Хартвелл», названную в честь Г. П. Хартвелла из Университета Пенсильвании, который являлся заместителем председателя Комитета по подводной войне и работал под руководством Массачусетского технологического института (MIT). Группа Хартвелла рекомендовала ежегодно выделять средства на разработку систем для противодействия советской подводной угрозе, которая в основном состояла из большого флота дизель-электрических подводных лодок. Эта же группа рекомендовала создать систему мониторинга низкочастотных звуков в канале SOFAR, используя несколько пунктов прослушивания, оснащенных гидрофонами, и вычислительный центр для определения местоположения подводных лодок на расстоянии сотен миль.

Исследования

В результате рекомендаций группы Хартуэлла, Управление военно-морских исследований (ONR) заключило контракт с американской телефонной и телеграфной компанией (AT&T), включая ее исследовательские лаборатории Bell Laboratories и производственные мощности Western Electric, для разработки системы пассивного обнаружения на больших расстояниях, основанной на гидрофонных массивах, размещенных на дне. Система, использующая оборудование, обозначенное как Low Frequency Analyzer and Recorder, и процесс, обозначенный как Low Frequency Analysis and Recording, оба с акронимом LOFAR, должна была базироваться на звуковом спектрографе, разработанном AT&T для анализа речи и модифицированном для анализа низкочастотных подводных звуков. Данная научно-исследовательская работа получила название «Проект Иезавель». Происхождение названия проекта Роберт Фрош объяснил сенатору Стеннису во время слушаний в 1968 году: это было связано с низкими частотами, «примерно нота Ля ниже средней До на пианино» (около 100–150 циклов), и имя «Иезавель» было выбрано, поскольку «она была женщиной легкого поведения». Это относится к ноте Ля второй октавы (A2) в музыкальной шкале, которая технически находится на две октавы ниже средней До.

Проект «Иезавель» и LOFAR расширились в область локализации подводных лодок с помощью пассивного всенаправленного сонобуя AN/SSQ 28 Jezebel LOFAR, представленного в 1956 году для использования авиационными противолодочными силами. Этот сонобуй предоставил самолетам, управляемым системой SOSUS, доступ к тем же низким частотам и возможностям LOFAR, что и сама SOSUS. Для определения местоположения цели с использованием двух или более сонобуев применялась корреляция задержки по времени, разработанная Bell Telephone Laboratories, в технике, получившей название COrrelation Detection And Ranging (CODAR). Этот и последующие специализированные сонобуи, оснащенные небольшим взрывным зарядом, могли использоваться в активном режиме для обнаружения эхосигнала от цели. Инженеры, разрабатывавшие эту технику, назвали активный режим «Джули» в честь танцовщицы бурлеска, чье «выступление могло активировать пассивные буи». Связанные исследования, проводившиеся в лаборатории Хадсона при Колумбийском университете, были обозначены как «Проект Майкл». Вудс-Холл Океанографический институт и Институт океанографии Скриппса также были привлечены к разработке понимания распространения звука на больших расстояниях в рамках «Проекта Майкл».

Разработка и установка

Технология аппаратного обеспечения в значительной степени основывалась на технологиях, использовавшихся в коммерческой телефонной связи и при геологоразведке нефти. Прокладка кабелей была возможностью, которую AT&T и другие организации развивали на протяжении десятилетий для коммерческих коммуникационных кабелей. Понимание акустической обстановки в океане сделало создание системы возможным, а не разработка новых технологий. SOSUS был примером нового понимания окружающей среды и последующего применения в основном существующей технологии и даже оборудования для решения этой задачи. Сорок гидрофонов, размещенных на массиве, обеспечивали апертуру для обработки сигнала с целью формирования горизонтальных азимутальных лучей шириной от двух до пяти градусов, каждый из которых оснащался анализатором LOFAR и возможностью проведения узкополосного частотного анализа для отделения сигнала от океанического шума и идентификации конкретных частот, связанных с вращающимся оборудованием. На наблюдательном пункте NAVFAC располагались панели дисплеев, использующих электростатическую бумагу, аналогичную той, что применялась для эхограмм в приборах для измерения глубины. Результатом работы этих дисплеев являлась LOFARграмма, графически отображающая акустическую энергию и частоту во времени. Эти данные анализировались персоналом, обученным распознаванию акустических сигнатур подводных лодок. Первые атлантические станции, простирающиеся от Новой Шотландии до Барбадоса, образовали длинную полукруглую линию, направленную в бассейн Западной Атлантики, с географическим разделением для корреляции и триангуляции обнаруженных объектов. Разработке и установке полученной системы было присвоено неофициальное название "Проект Цезарь". Под этим кодовым названием скрывались названия подразделений и подготовка персонала, а высшие командования именовались Ocean Systems Atlantic и Ocean Systems Pacific, а сотрудникам военно-морских объектов присваивались такие должности, как Ocean Technician [OT] и Oceanographic Research Watch Officer. Несмотря на то, что военнослужащие, работавшие в небольшом сообществе SOSUS, имели квалификацию по военным специальностям и соответствующие знаки отличия, они не могли их демонстрировать из соображений секретности до момента официального раскрытия информации о миссии в 1991 году. Командования Ocean Systems, COMOCEANSYSLANT (COSL) и COMOCEANSYSPAC (COSP), впоследствии стали отражать свою истинную природу как командования подводного наблюдения COMUNDERSEASURVLANT (CUSL) и COMUNDERSEASURVPAC (CUSP) в рамках Интегрированной системы подводного наблюдения (IUSS), которая вступила в силу в 1985 году с появлением систем, отличных от стационарных. В 1997 году RAINFORM был упразднен и заменен. Изначальные военно-морские объекты, а позднее консолидированные центры обработки данных, представляли собой объекты повышенной безопасности, характеризующиеся внешней оградой и контрольно-пропускным пунктом. Здания терминалов были огорожены двойным забором с отдельными контрольно-пропускными пунктами. Не весь персонал, работавший на объекте, имел доступ к оперативной части установки. Раннюю планировку можно увидеть на вертикальной фотографии военно-морского объекта Нантакет, а позднее – на фотографии военно-морского объекта Брауди, представленной ниже. Оборудование в зданиях терминалов устанавливалось специально допущенными сотрудниками компании Western Electric Company.

Первоначальные установки

Представители Western Electric и ONR встретились 29 октября 1950 года для разработки проекта контракта, который был подписан 13 ноября в форме письма-контракта на создание демонстрационной системы. Управление контрактом осуществлялось Бюро кораблей (BuShips) при участии тогдашнего энсина Джозефа П. Келли, впоследствии капитана и известного как "Отец SOSUS". В 1951 году на острове Элеутера на Багамах была установлена экспериментальная шестиэлементная гидрофонная сеть. Параллельно проекты Jezebel и Michael были сосредоточены на изучении дальнобойной акустики в океане. С 2 по 19 января 1952 года британское кабельное судно HMTS Alert установило первый полноразмерный оперативный массив, состоящий из сорока гидрофонов длиной 304,80 м, у берегов Элеутера на Багамах. Успешные испытания с использованием целевой подводной лодки привели к заказу на установку в общей сложности девяти массивов вдоль побережья Западной Северной Атлантики. В секретном военно-морском фильме 1960 года "Смотри в море" в сегменте примерно на 9:22 минуты рассказывается о поиске подходящего места для размещения массива и его установке. В фильме описывается, что оперативные массивы имели длину 548,64 м. В 1954 году было заказано еще десять дополнительных массивов: три в Атлантике, шесть на Тихоокеанском побережье и один на Гавайях. К 1980-м годам усовершенствованные технологии связи позволили передавать данные массивов, обработанные на отдельных военно-морских объектах, в центральные центры обработки (Naval Ocean Processing Facility (NOPF)) для централизованной обработки информации с нескольких стационарных и мобильных массивов. Первые системы были ограничены возможностями коммерческих телефонных кабелей, требовавшими размещения берегового объекта вблизи массива, и, следовательно, в пределах этого расстояния от континентального шельфа, подходящего для размещения массива. Модернизация, ставшая возможной благодаря мультиплексному коаксиальному кабелю, получила обозначение Caesar Phase III. Caesar Phase IV была связана с масштабной модернизацией береговой обработки, включающей установку цифрового спектрального анализа (DSA) на станциях взамен оригинального оборудования в конце 1960-х годов. В сентябре 1972 года был установлен коаксиальный кабель третьего поколения, вновь разработанный на основе коммерческих разработок Bell Labs и получивший обозначение SD C, для системы, заканчивающейся на военно-морском объекте Centerville Beach, Калифорния. Кабель SD C стал основой для четвертого поколения гидроакустических комплексов с установкой легких подводных компонентов (LUSC), включающих новое береговое оборудование в 1984 году. В июне 1994 года была внедрена совершенно новая кабельная система с использованием оптоволоконного кабеля.

1950-е годы

В 1954 году в школе гидроакустиков флота в Ки-Уэсте был создан курс поиска подводных целей для подготовки персонала. Высокосекретная программа размещалась за "Зеленой дверью", что стало названием самой программы и воспринималось как символ секретности. В 1954 году были установлены три полные системы, включая терминал NAVFAC, с массивами, заканчивающимися на объектах NAVFAC на авиабазе Рами, Пуэрто-Рико (в сентябре), Гранд-Тёрк (в октябре) и Сан-Сальвадор (в декабре). Системы, заканчивающиеся на военно-морском объекте Бермудские острова, канадской станции (CFS) Шелберн, Новая Шотландия, Нантакете и Кейп-Мэй, были установлены в 1955 году. В 1956 году были созданы системы, заканчивающиеся на военно-морских объектах Кейп-Хаттерас и Антигуа, а также два оценочных центра, предшественники НОПФ, в Нью-Йорке и Норфолке. Изначальный массив на Элеутере получил полностью функционирующий NAVFAC, а также дополнительную систему для Атлантики на Барбадосе, и первая тихоокеанская система на острове Сан-Николас была установлена в 1957 году. В течение 1958 года были установлены остальные тихоокеанские станции на военно-морских объектах Пойнт-Сур и Центервилл-Бич в Калифорнии, Тихоокеанский пляж в Вашингтоне и Кус-Хед возле залива Кус в Орегоне. Массивы гидрофонов, размещенные вокруг целевой области, обнаруживали боевую часть ракеты путем измерения времени прибытия взрыва к различным гидрофонам заряда SOFAR в испытательной боевой части. В этот период, в 1959 году, в Аргентии, Ньюфаундленд, была установлена нетипичная система SOSUS для наблюдения за подходами к Гудзонову заливу. Это была мелководная, изогнутая массивная система с десятью восьмиэлементными массивами, установленными на двух кабелях, каждый из которых мог вместить обычные сорок элементов. NAVFAC Argentia получила массив 2x20 элементов в 1963 году. Решение о развертывании систем в Норвежском море, принятое в 1965 году, было реализовано в 1966 году системой, заканчивающейся в Кефлавике, Исландия, с первой системой массивов 3x16, в то время как Western Electric установила каналы передачи данных по наземной линии к OCEANSYSLANT и OCEANSYSPAC. В 1968 году новые системы были установлены на островах Мидуэй и Гуам. COMOCEANSYSPAC передислоцировалась на остров Форд, Гавайи, с острова Сокровищ, Калифорния. Мелководная система в Аргентии была выведена из эксплуатации. В 1967 году к проекту присоединилось судно спутниковой связи USNS Kingsport для проведения акустических и батиметрических работ.

1970-е годы

Первый вывод из эксплуатации NAVFAC состоялся с закрытием изолированной рабочей станции NAVFAC San Salvador на Багамских островах 31 января 1970 года. Старая станция теперь является домом для Исследовательского центра Герас. NAVFAC Barbers Point был введен в эксплуатацию. В 1972 году началась модернизация всей системы. Аргентия стала совместным объектом канадских вооруженных сил и ВМС США. В 1974 году NAVFAC Ramey был переименован в NAVFAC Punta Borinquen. В 1976 году были выведены из эксплуатации еще несколько NAVFAC – NAVFAC Punta Borinquen и NAVFAC Nantucket. NAVFAC Barbados был выведен из эксплуатации в 1979 году. Объект располагался рядом со станцией Королевских ВВС Брауди, которая вернулась под контроль Королевских ВВС в феврале 1974 года после закрытия в 1971 году. В 1975 году USNS Mizar покинул службу в Военно-морской исследовательской лаборатории и присоединился к проекту Caesar. В апреле 1974 года сообщалось, что корабль уже финансируется командованием морских электронных систем (NAVELEX), где осуществлялось управление программой проекта, и больше не финансируется как океанографическое судно. К 1979 году это был самый недавно построенный корабль из пяти судов проекта, в который входили кабельные суда Albert J. Myer и Neptune, подлежащие модернизации, и более крупное ремонтное судно Aeolus, ремонт которого был невыгоден и которое было малоэффективно в качестве кабельного судна. Kingsport все еще участвовал в проекте. ВМС США запрашивали четыре полностью функционирующих кабельных судна – модернизированные Albert J. Myer и Neptune, а также два новых больших судна. Два новых судна должны были быть спроектированы как современные кабельные суда, полностью пригодные для прокладки и обслуживания кабелей и проведения геодезических работ. Также планировался переезд из Арлингтона в Сан-Диего в 1997 году. Подводное наблюдение и эксплуатация подводных лодок США были строго охраняемыми секретами. Эта секретность приводила к недопониманию и даже к потенциальным утечкам информации. Несмотря на периоды осознания, обе стороны возвращались к предположениям из-за сохраняющейся секретности. Со стороны сил подводного флота существовало устойчивое мнение, что SOSUS/IUSS не может обнаруживать американские подводные лодки, несмотря на то, что ранняя система SOSUS отслеживала USS George Washington в Атлантическом океане. Осознание того, что SOSUS может обнаруживать американские атомные подводные лодки, привело к программе снижения шумности этих подводных лодок, после чего прежнее предположение вернулось.

После холодной войны

К 1998 году развитие кабельных технологий и береговой обработки данных позволило объединить береговые станции в несколько центральных комплексов обработки. Изменения в характере советской деятельности, уменьшение количества враждебных атомных подводных лодок в море и окончание холодной войны в 1990-х годах привели к снижению необходимости поддерживать систему IUSS/SOSUS в полной боевой готовности. Национальному управлению океанических и атмосферных исследований (NOAA), в лице программы Vents при Тихоокеанской морской экологической лаборатории, в октябре 1990 года был предоставлен доступ к системе на Морском комплексе обработки информации ВМС на острове Уидби для сопоставления необработанных аналоговых данных с конкретных гидрофонов с системами NOAA с целью непрерывного мониторинга северо-восточной части Тихого океана на предмет слабой сейсмической активности и обнаружения вулканической активности вдоль срединно-океанических хребтов северо-восточной части Тихого океана. Океанографический институт Вудс-Холл обнаружил и отслеживал одинокого кита с уникальным вокальным сигналом в течение нескольких лет в Тихом океане. Лаборатории прикладных исследований Техаса и ряд других организаций использовали систему в исследовательских целях.

Колосс

Исследования "Изебель" разработали дополнительную систему ближнего действия, высокочастотную, направленную вверх, использующую активные датчики для непосредственной прокладки местоположения проходящих над массивом судов. Colossus предназначался для установки в узкостях и проливах.

Артемида

Артемида была экспериментом с мощным активным источником. Она не являлась частью разработки SOSUS. Система использовала очень большие вышки и неуклюжие компоненты, в то время как SOSUS обеспечивал более чем достаточного предупреждения и покрытия, поэтому система так и не была введена в эксплуатацию. Слово "Артемида" использовалось как кодовое слово в первые дни, до появления "Иезавели", "Михаила" и "Цезаря", в качестве незасекреченного наименования. Артемида, богиня охоты, символизировала сотрудников, допущенных к проекту "Фредерик V". Хант и его идея пассивной системы, подобной SOSUS, были изложены в его отчете за май 1950 года. Это раннее использование "Артемиды" приводило к некоторой путанице.