Подводная лодка USS Jimmy Carter, её специальные задачи и подводные оптические кабели

У нас есть такие приборы,
но мы вам про них не расскажем…

Данная статья возникла при сборе дополнительной информации для поста Снятие информации с оптоволокна: методы и предосторожности. Масштабность и техническая сложность мероприятий, описываемых в данной статье, заслуживает внимания широкой публики. Перевод, на самом деле, собран из нескольких источников. Более новых статей нет, но судя по тому, что лодки ходят, а АНБ отстраивает новые датацентры, всё идёт по плану.

USS Jimmy Carter (SSN-23) и его специальные задачи в Мировом океане

USS Jimmy Carter (SSN-23) является последней атомной подводной лодкой, построенной по проекту Seawolf. Первоначально по этому проекту предполагалось построить несколько десятков единиц, но развал СССР и переход холодной войны с Российской Федерацией в вялотекущую фазу, привел к сокращению финансирования проекта и лодок оказалось построено только три.

Тем не менее, с самого начала, этой подводной лодке предназначалась специальная роль.

Еще в 1998 Совет по оборонной науке (Defence Science Board — DSB), представляющий собой комитет гражданских специалистов, уполномоченный рекомендовать Министерству Обороны США использование определённых технологий и научных идей, разработал новую концепцию операционных возможностей подводных лодок и необходимых для этого технологических решений. Концепция предусматривала возможность несения подводной лодкой «нетрадиционной полезной нагрузки различного назначения».

Таким образом атомной подводной лодке SSN-23 было суждено стать тестовой площадкой для отработки новых технологий для ВМФ США. Одной из них стал MMP (Multi-mission project — многоцелевой проект). В 1999 году, в результате долгого обсуждения в Конгрессе, едва не завершившегося прекращением проекта, заказ на производство лодки с такими возможностями был всё же одобрен и поступил из ВМФ США в подразделение Electric Boat Division компании General Dynamics. В ходе работ над лодкой был увеличен её внутренний объем, позволяющий нести нетрадиционную нагрузку.

Планируемые изменения включали в себя удлинение корпуса за рубкой (дополнительная 30-метровая секция) и установку специальной шлюзовой камеры, названной её конструкторами «океанский интерфейс» (ОИ – oceanic interface). Модульная архитектура лодки позволяет выводить в море большую полезную нагрузку, что дает возможность конфигурировать подводную лодку для выполнения самых разных задач, при этом полностью сохраняя ее основные функции военного корабля. Общая схема модернизированной лодки имеет следующий вид (рис.1).

Рис.1 Структурная схема подводной лодки USS Jimmy Carter (SSN-23)

Отсек ОИ по своему уникален: он имеет конфигурацию горизонтально расположенных песочных часов. При такой обтекаемости конструкции всё давление собирается на «осиной талии», при этом остается доступным существенный внешний объем вне прочного корпуса, но всё еще в пределах габаритов корабля. Это добавляет гибкости в дизайне при добавлении систем и отсеков, в то же время, обеспечивая хорошую гидродинамику корпуса, с минимальным влиянием на осадку корабля. ОИ обеспечивает запуск и последующий возврат как проводных, так и автономных спускаемых устройств, позволяя избежать трудностей, характерных при использовании в подобных целях торпедных аппаратов. Внешний объем, доступный под корпусом, может содержать необходимые дополнительные системы для работы специальных устройств. При таком подходе с подводной лодки обеспечивается управление спускаемыми аппаратами без расходования ценного внутреннего объема отсеков, иначе занимаемого под кабельные катушки или другое дополнительное оборудование. ОИ позволяет спускать и поднимать на борт новые виды вооружений, системы противодействия и сенсоры, которые теперь могут разрабатываться без учета размерных ограничений торпедных аппаратов или вертикальных пусковых шахт. Кроме этого, Jimmy Carter может комплектоваться специальной коммуникационной мачтой и системой связи, удовлетворяющей требованиям передачи высоких объемов данных, необходимых при сетецентрических военных действиях (network-centric warfare), а также рекомендованных DSB вспомогательных устройств для маневрирования, необходимых для операций в прибрежных районах на малом ходу.

Несмотря на внесённые в конструкцию изменения, позволяющие лодке нести оборудование RDT&E (research, development, test, and evaluation – исследование, разработка, тестирование и оценка), лодка Jimmy Carter сохраняет в полном объеме весь свой военный потенциал. Она может нести вахту в составе флотского соединения и использоваться в подводной войне в качестве ударной субмарины, заниматься задачами наблюдения и разведки, выполнять специальные тайные операции, вести минную войну, а также участвовать в наступательных действиях – то же самое, что умеют два остальных корабля этого же класса (рис.2)

Рис.2 Вооружение подводной лодки USS Jimmy Carter (SSN-23) соответствует другим кораблям проекта Seawolf. На корме видна мини-субмарина ASDS

Лодка предназначена для отработки будущих концепций вооружений ВМФ, систем противодействия, а также нетрадиционной нагрузки – ранее эти задачи делились между несколькими подводными кораблями. Jimmy Carter в состоянии поддерживать операции частей специального назначения (Special Operations Forces), имея возможности установки сухой шлюз-камеры (Dry Deck Shelter — (DDS)) для выхода из лодки боевых пловцов, а также специальной компактной автономной мини-субмарины (Advanced SEAL Delivery System (ASDS)).

Внесённые в конструкцию лодки изменения обошлись американским налогоплательщикам в 1.4 млрд. долларов.

В 2005 году лодка USS Jimmy Carter была включена в состав подводного флота ВМФ США, где и продолжает нести службу до сегодняшнего дня.

Рис.3. USS Jimmy Carter готова к спуску на воду. Судоверфь Гротон.

Подводные кабели

Современный подводный трансокеанический кабель представляет собой сложную конструкцию, рассчитанную для длительной работы на глубинах до 6000 м, с участками без ретрансляции от 400 до 2000 км. Один из вариантов этой конструкции приведен на рис.4

Прочность собственно кабеля обеспечивается несущей конструкцией в виде оцинкованных стальных скрученных проволок (3), которые могут идти в несколько слоев, с промежуточной изоляцией. Снаружи, бронированный каркас защищается от коррозии морской водой при помощи пластикового покрытия (1) и изолирующей майларовой ленты (2), уменьшающей трение между внешней оболочкой и внутренними слоями при изгибе кабеля морскими течениями или возникновении растягивающих усилий во время подводных землетрясений. Такие меры снижают вероятность повреждения внешней оболочки.

Гидроизоляция обеспечивается специальной алюминиевой трубой (4). При возможном появлении микротрещин, они затягиваются окислами, надежно блокирующими внутренние слои от попадания влаги. В других типах кабелей иногда используется специальная сухая гидроизоляция, работающая аналогичным образом – при попадании воды происходит расширение материала и закупоривание течи.

Следующий уровень защиты – слой поликарбоната (5) – твердого и прочного пластика, хорошо сопротивляющегося изгибам и обеспечивающего дополнительную электроизоляцию. Отличительная особенность подводных кабелей – наличие сплошной медной или алюминиевой трубы (6), в которой находится оптическое волокно (8), помещенное в водоотталкивающий гель (7). Сплошная металлическая труба может использоваться как контрольный проводник, сигнализирующий об обрыве кабеля, а также как линия питания для промежуточных оптических усилителей. Для этого на кабель должно подаваться электрическое напряжение, что с учетом длин участков кабеля и электрических потерь на них, может быть весьма высоким – до 10 000 Вольт [2].

1) Полиэтиленовая наружная оболочка
2) Майларовая лента
3) Витая стальная проволока (армирующий несущий каркас)
4) Алюминиевая гидроизоляция
5) Изоляция из поликарбоната
6) Медная или алюминиевая труба
7) Гидрофобный изолирующий гель
8) Оптические волокна

Рис.4 Устройство подводного трансокеанского кабеля

Во избежание повреждений кабеля якорями или тралами кораблей, для защиты от течений, кабели в прибрежных районах укладываются в специальные траншеи с обязательной защитой сверху, но на глубинах свыше 300 метров обычно никакой защиты уже нет, и кабели укладываются прямо на океанское дно.

Специальные задачи USS Jimmy Carter и как лодка связана с подводными кабелями

Один из экспертов по морскому делу и разведке, Норман Полмар, работавший консультантом Конгресса США и имевший отношение к проекту MMP, утверждает, что подсоединение к подводным кабелям, возможно выполнять с помощью специально разработанной камеры, спускаемой с подводной лодки. Почему именно подводная камера? Полмар говорил: «Из-за наличия высокого напряжения на кабеле, ВМФ было не в восторге от необходимости затягивать кабель непосредственно на подводную лодку. Кроме того, удержание кабеля подводной лодкой в течение длительного времени может привести к ее запутыванию, а это уже опасно для жизни всего экипажа».

Также он сказал, что на USS Jimmy Carter должен быть запираемый док для входа и выхода пловцов; специальные двигатели, позволяющие лодке зависать непосредственно над океанским дном на длительное время, а также системы подачи кислорода для специалистов и электропитания в подводную камеру для работы оборудования.

USS Jimmy Carter пришла на замену лодке USS Parche, эксплуатировавшейся в ВМФ США в годы холодной войны. По некоторым сведениям Parche удалось подключиться в 1979 году к советским военным медным кабелям, проходившим по дну Охотского моря. Агентство Национальной Безопасности США никак не комментирует эту историю.

«Это не может быть обычная субмарина», — говорит Марк Додеман, инженер компании Margus Co., Эдисон, Нью-Джерси. «Она должна каким-то образом уметь подсоединяться к кабелю, находясь непосредственно на океанском дне, причем не допуская протечек воды. Это требует серьезного инженерного решения».

Технические специалисты компаний, занимающихся ремонтами морских кабелей, обычно выполняют такие работы над водой в специальных, чистых условиях на корабле. Грязь или морская вода при работе в погруженной камере может испортить незащищенное оптоволокно. Кроме того, установка незаметного прослушивающего устройства, требует безопасной изоляции от электричества, используемого для питания систем усиления оптического сигнала и которое, как мы говорили ранее, может достигать очень высоких значений.

«Попадание электричества в воду или просто разрыв в цепи, вызовет останов всей системы связи целиком», говорит Питер Рунге, руководитель иследований и разработок компании TyComm Ltd, Морристаун, Нью-Джерси, — одной из самых больших компаний осуществляющих прокладку подводных кабелей. Потеря связи демаскирует подключение и вызывает срабатывание тревоги у оператора, извещая, что на кабеле что-то идёт не так. Это всё делает шансы на успех весьма малыми. И компания TyComm и её конкуренты утверждают, что любые обрывы, случавшиеся в их практике вызывались рыбацкими сетями, якорями, а в самом начале даже укусами акул, но они нигде не предполагали стороннего подсоединения.

Для извлечения света, необходимого для получения данных, есть два основных способа: сгибание волокна, так что часть света начинает выходить через тонкую полимерную оболочку, и при помощи пристыковки другого волокна. Сгибание волокна – наука неточная. Возможно, для получения данных, АНБ потребуется подсоединение второго волокна, что дает возможность разветвить световой поток данных на два одинаковых.

Это порождает еще одну проблему. «Разделите линию, и вы отсечете свет, хотя бы на мгновение», — говорит Вэйн Сиддал, инженер по оптике из компании Corning Fiber в городе Корнинг, Иью-Йорк. Даже секундное прерывание будет заметно оператором связи. А кроме того, кабельные компании обычно строят системы с резервными линиями, на которые выполняются переключения в случае повреждений или обрывов.

Один из отставных сотрудников АНБ, связанных по профилю своей работы с оптическими коммуникациями настаивал на том, что АНБ разработала способ подсоединения к оптоволокну без последующего обнаружения. «Вторжение в кабель – работа деликатная, но ничего невозможного нет». Он сам и его бывший работодатель – АНБ, отказались от каких либо дальнейших разговоров на эту тему.

После того как подключение реализовано, начинается сложная работа по интерпретации данных, и похоже, что на тот момент у АНБ с этим были сложности — говорят те, кто был знаком с проектом. «Представьте, что вам в лицо направляют пожарный гидрант – вот такой примерно поток данных вы получаете», — говорил один из бывших технических специалистов АНБ. Компьютеры АНБ в то время не были рассчитаны на обработку столь быстрого потока данных (статья 2001 года — пр.перев). «Это классическая задача по поиске иголки в стоге сена»,-продолжает специалист,-«Проблема только в том, что поиски начинаются с огромного стога, продолжающего расти каждую секунду».

Быстро это измениться не сможет. АНБ долго хвасталась наличием самых мощных компьютеров на планете, но по мере того как бюджеты стали поскромнее, а оборудование устарело, технологические возможности агентства стали выглядеть не так привлекательно. Бюджет АНБ засекречен, но люди имевшие к этим вопросам отношение, говорят что он составляет примерно 2/3 от того, что было десять лет назад, даже если не считать инфляцию.

В то же время, новые подводные кабели несут всё больше и больше информации. Кабель компании TyCom, проходящий по дну Тихого океана имеет возможность передачи 100 миллионов разговоров одновременно. Летом 2001 года, эксперты компании Flag Telecom установили коммутатор на свой новый трансатлантический кабель, чьи восемь волокон имеют ёмкость, большую чем у всех существующих трансатлантических кабелей. Некоторые компьютерные эксперты говорят, что это потребует от АНБ удвоения своих вычислительных мощностей и огромных затрат. Говорят, что проект прослушек на оптические кабеля уже обошёлся в сотни миллионов долларов.

Генерал-лейтенант АНБ Гайден говорил, что такая перспектива его не пугает. На определенный момент, технология не является другом АНБ. Но вычислительные мощности позволяют обрабатывать всё большие массивы данных, и в итоге «один аналитик будет в состоянии извлекать необходимые сведения из гигантских массивов сырой информации».

P.S. Всё меняется. В настоящее время АНБ строит крупнейший центр обработки данных в штате Юта, который будет запущен в сентябре 2013 года. Его энергопотребление составляет около 65 мегаватт, а хранилища в перспективе будут накапливать йотабайты информации.

P.P.S. Возможные места, где можно найти АПЛ Jimmy Carter

Использованы материалы статей:
1. RADM John P Davis “USS Jimmy Carter. Expanding Future SSN Missions”, Undersea Warfare Fall 1999 Vol. 2, No. 1
2. Neil Jr. ZD Net. “Spy agency taps into undersea cable”, May 23, 2001