سونار چیست و چگونه کار می کند؟

در روزهای آغازین جنگ جهانی دوم، نیروی دریایی متفقین با یک چالش بزرگ روبرو بودند: چگونه می توان ناوگان رو به رشد یوبوت های آلمان (U-boat های معروف آلمان در طول جنگ جهانی دوم) را شناسایی کرد و از تکرار تجربه ویرانگر جنگ جهانی جلوگیری کرد. من. در حالی که U-boat های آلمانی بین سال های 1939 و 1945 خسارات سنگینی به ناوگان متفقین وارد کردند، یک فناوری جدید به نام سونار ابزار مهمی برای مکان یابی و غرق کردن U-boat های آلمانی در اختیار آنها قرار داد. امروزه، سونار به یک ابزار نظامی پیچیده تبدیل شده است که هم توسط زیردریایی ها و هم هلیکوپترها برای ردیابی اهداف سطحی و زیرسطحی استفاده می شود و هدف اصلی آن تثبیت کنترل بر سطح اقیانوس های جهان است.

سونار چگونه اختراع شد؟

در روزهای پایانی جنگ جهانی اول، نیروی دریایی بریتانیا و فرانسه تلاش کردند تا تلفات خود را به دست یوبوت های آلمانی کاهش دهند. در تلاش برای برهم زدن اقتصاد متفقین، زیردریایی های قیصر بیش از 30 درصد از ناوگان تجاری خود را در سراسر جهان غرق کردند. نوع جدیدی از حسگر به نام کمیته تحقیقاتی تشخیص زیردریایی متفقین (ASDIC) برای تشخیص زیردریایی های دشمن توسط صدا استفاده شد. متأسفانه این سیستم که بعداً به SONAR تغییر نام داد، به موقع آماده نبود تا تأثیر عمده ای در میدان جنگ بگذارد.

بیست سال بعد، در طول جنگ جهانی دوم، سونار ارزش خود را در ردیابی نسل جدید U-boat های آلمانی ثابت کرد. سونار به شکارچیان زیردریایی، ناوشکن‌ها، رزمناوها و ناوچه‌ها اجازه می‌دهد حتی زیردریایی‌های اعماق دریا را شناسایی کرده و سپس آنها را با بارهای عمقی و سایر سلاح‌های ضد زیردریایی غرق کنند. سونار همچنین در طول جنگ سرد، زمانی که اتحاد جماهیر شوروی به سرعت از کشورهای ناتو در تعداد زیردریایی ها پیشی گرفت و جهان را به آستانه نبرد سوم اقیانوس اطلس رساند، به عنوان یک ابزار تشخیص پیشرفته تر شد.

انواع سونار: فعال و غیرفعال

دو نوع سونار وجود دارد: فعال و غیرفعال. سونار فعال شامل یک کشتی جنگی است که امواج صوتی را در زیر آب ساطع می کند: اگر امواج صوتی به یک جسم زیر آب، مانند یک زیردریایی برخورد کند، به عنوان یک شی برای بررسی بیشتر به کشتی منعکس می شود. یک کشتی که امواج صوتی را ارسال می کند می تواند با محاسبه زمان بازگشت امواج صوتی فاصله خود را تا جسم تخمین بزند. پژواک مکرر امواج صوتی به شکارچیان زیردریایی اجازه می دهد تا حرکت یا عدم حرکت هدف، جهت و سرعت آن را اندازه گیری کنند.

اریک مورنو، کهنه سرباز نیروی دریایی ایالات متحده که سال ها در ناو یو اس اس همپتون خدمت کرده است، می گوید: «راه آسانی برای پنهان شدن از سونار فعال وجود ندارد. اگر پژواک صوتی داشته باشید، به احتمال زیاد شناسایی خواهید شد. زیردریایی ها دارای ساختارهای موزاییکی هستند که به قسمت بیرونی بدنه متصل می شوند تا بازگشت امواج صوتی را کاهش دهند. مانند هواپیما، تنها راه واقعی برای پنهان شدن، رفتن به عمق آب است.

به گفته مورنو، ناوگان زیردریایی تمام هسته ای نیروی دریایی آمریکا با چالش های منحصر به فردی مواجه است: «زیردریایی های دیزلی می توانند در بستر دریا بنشینند و مانند یک سنگ لنگر بیاندازند. زیردریایی های هسته ای به دلیل سیستم خنک کننده راکتور این قابلیت را ندارند. پمپ‌های خنک‌کننده اصلی همیشه روشن هستند، بنابراین نمی‌توانید با نشستن روی بستر دریا خطر مسدود شدن خط مایع خنک‌کننده را داشته باشید.

یک سیستم سونار فعال معمولاً شامل یک فرستنده برای انتشار امواج صوتی قوی و یک گیرنده برای دریافت پالس های برگشتی است. این سیستم معمولاً در انتهای کشتی، درست زیر خط آب قرار می گیرد. در زیردریایی ها فرستنده و گیرنده سونار فعال در کمان قرار دارند. صدای واقعی سونار، بر خلاف صدای ظریفی که در فیلم های زیردریایی دیده می شود، صدایی با فرکانس بالا گوش شکن است که می توانید در این ویدیو با فاصله حدود 45 ثانیه بشنوید.

سونار فعال موثرترین روش سونار است زیرا می تواند یک جسم کاملاً بی حرکت و بی صدا را در آب تشخیص دهد. مشکل اصلی سونار فعال این است که امواج صوتی مانند امواج رادار و نور قابل تشخیص است. به چراغ قوه ای فکر کنید که یک اتاق تاریک را روشن می کند: در حالی که این نور به جستجوگر کمک می کند افراد دیگری را که در اتاق پنهان شده اند جستجو کند، همه افرادی که در اتاق تاریک پنهان شده اند نه تنها می توانند نور را ببینند، بلکه می توانند آن را دنبال کنند و به منبع نور برسند و آن را پیدا کنند. مکان یاب سونار هم همین مشکل را دارد. کشتی هایی که از سونار فعال استفاده می کنند را می توان به راحتی شناسایی کرد و در حالی که این مشکلی برای یک ناوشکن ضد زیردریایی نیست، برای زیردریایی هایی که برای بقا به مخفی کاری متکی هستند یک مشکل بزرگ است.

از سوی دیگر، سونار غیرفعال وسیله ای برای شناسایی کشتی ها بدون فاش کردن مکان کاربر است. به همین دلیل است که سونار مورد علاقه زیردریایی ها است. سونار غیرفعال اساساً مانند گوش دادن از طریق هیدروفون های بسیار حساس برای تشخیص علائم کشتی های نزدیک است. این علائم شامل صدای موتور کشتی و سایر صداهای مکانیکی و همچنین صدای چرخش پروانه ها در آب است.

سونار غیرفعال مخصوصاً برای زیردریایی ها مفید است زیرا به آنها اجازه می دهد بدون افشای موقعیت خود، کشتی های دشمن را پیدا کنند. کشتی‌های سطحی همچنین می‌توانند از سونار غیرفعال برای کاهش احتمال شناسایی نویز خود استفاده کنند، معمولاً با استفاده از یک کابل بلند که یک سونار غیرفعال را پشت سر خود می‌کشد. هلیکوپترها همچنین می توانند هیدروفون های خود را به داخل آب ببرند و به صدای آب های زیر سطحی گوش دهند. سونار غیرفعال مخصوصاً برای شکارچیان زیردریایی مفید است زیرا آنها می توانند بدون آشکار کردن موقعیت خود به زیردریایی ها حمله کنند.

مورنو توضیح می دهد: «سونار غیرفعال به معنای ساکت بودن است. اگر کشتی شما خودش سر و صدا کند، زیردریایی دشمن می تواند موقعیت آن را تشخیص دهد. خدمه زیردریایی ایالات متحده آموزش دیده اند که هنگام استفاده از صفحات کاغذی و چنگال های پلاستیکی بسیار ساکت باشند، زیرا تمیز کردن ظروف سر و صدای زیادی ایجاد می کند. همچنین، باید در ایستگاه خود بمانید، مگر اینکه زمان ارسال پست فرا رسیده باشد.”

حتی کوچکترین و بی‌اهمیت‌ترین صدا در هنگام اعلام موقعیت «بسیار آرام» ممنوع است. مورنو می افزاید: «اگر تا به حال دیده اید که درب حمام روی لوله پشت آن بسته می شود، می دانید چرا. افتادن توالت ها و صدای کوبیدن آن ها یکی از عوامل اصلی ایجاد صدا است. “روغن کاری مناسب نه تنها مفاصل را سالم نگه می دارد، بلکه از صدای جیر جیر جلوگیری می کند و شما را ساکت و ایمن نگه می دارد.”

سونار اولین و گاهی تنها وسیله شناسایی زیردریایی ها در جنگ ضد زیردریایی است. محدودیت این میدان نبرد – اقیانوس های جهان – به این معنی است که این سیستم تشخیص ابزار اصلی برای آینده قابل پیش بینی باقی خواهد ماند.