- Titan हादसे में अमेरिकी नौसेना की भूमिका को underwater remote sensing और IUSS की सीमाओं के साथ देखकर ही समझा जा सकता है, और यह आरोप कम विश्वसनीय है कि नौसेना ने 4 दिनों तक पक्की जानकारी छिपाए रखी
- पानी के भीतर पनडुब्बियों जैसे वाहनों में wireless communication मुश्किल होता है, इसलिए Titan जैसे deep-sea submersible सतह पर मौजूद support ship से acoustic modem के जरिए बात करते हैं
- SOSUS/IUSS की शुरुआत समुद्र-तल केबल आधारित hydrophone array से हुई और यह Cold War दौर में submarine निगरानी और marine life research, दोनों में इस्तेमाल होने वाला सिस्टम बन गया
- Titan के implosion की आवाज़ IUSS डेटा में detect और locate की गई हो सकती है, लेकिन सैन्य पनडुब्बियों से अलग आकार और संरचना के कारण acoustic signature की विश्वसनीयता कम रही होगी
- ROV Pelagic Odysseus 6k के 22 जून को साइट पर पहुंचने के करीब 5 घंटे के भीतर मलबा खोज लेने की स्थिति इस संभावना से मेल खाती है कि नौसेना की संभावित detection location search team तक पहुंचाई गई थी
पानी के भीतर communication और ध्वनि की भौतिक सीमाएं
- Submarine और submersible को detect करना मुश्किल होता है, और सैन्य रूप से यह फायदा है, लेकिन deep-sea tourism जैसे नागरिक operations में यह safety issue बन सकता है
- समुद्री पानी radio signals को तेजी से attenuate कर देता है, और frequency घटाने पर भी सीमाएं बनी रहती हैं
- अमेरिकी नौसेना का VLF system भी तभी receive हो पाता है जब submarine सतह के अपेक्षाकृत पास हो या सतह के पास wire antenna का इस्तेमाल करे
- VLF signal समुद्री पानी में केवल लगभग 40m तक ही penetrate करता है
- ELF कई सौ मीटर तक बेहतर penetrate करता है, लेकिन facilities बनाना और चलाना बहुत महंगा है और receiving antenna बड़ा होता है, इसलिए अमेरिकी नौसेना ने 2004 में ELF infrastructure retire कर दिया
- Titan जैसे submersible सतह के support ship से acoustic modem के जरिए communicate करते हैं
- यह तरीका काफी reliable है, लेकिन bit rate बहुत कम होने के कारण मुख्यतः text messages तक सीमित रहता है
- Deep-sea oil exploration में भी ऐसी ही technology इस्तेमाल होती है, और संभावना है कि Titan ने data link के लिए commercial product इस्तेमाल किया हो
- पानी के भीतर ध्वनि सबसे अच्छी तरह propagate होती है, सतह के ऊपर की तुलना में कहीं ज्यादा दूर तक फैलती है, और गहराई बढ़ने पर और भी अनुकूल होती है
Active sonar और passive sonar
- ध्वनि के जरिए submarine detect और locate करने की पद्धति व्यापक रूप से sonar के नाम से जानी जाती है
- World War I के दौरान anti-submarine surface ships द्वारा reflected sound का उपयोग कर सीधे नीचे मौजूद submarine detect करना शुरुआती प्रमुख उपयोगों में से था
- reflected sound पाने के लिए ध्वनि भेजने की पद्धति active sonar है
- पास की submarine खोजने में प्रभावी है
- लेकिन ध्वनि emit करने पर sonar equipment की मौजूदगी सामने आ जाती है, और पर्याप्त receiving equipment हो तो location भी उजागर हो सकती है
- Anti-submarine warships ने यह समस्या देखते हुए कि वे आसपास की submarines को अपनी मौजूदगी बता देती हैं, active sonar का नियमित इस्तेमाल अपेक्षाकृत जल्दी बंद कर दिया
- अधिक पसंदीदा तरीका underwater vehicle द्वारा स्वाभाविक रूप से निकाली गई ध्वनियां सुनने वाला passive sonar है
- directional hydrophone से submarine propeller की आवाज़ सुनी जा सकती है
- hydrophone को घुमाकर जिस दिशा में amplitude सबसे ज्यादा हो, वह submarine की bearing देता है
- यह मूल सिद्धांत आज भी submarine hunting का केंद्र है, और receiving equipment कहीं ज्यादा शक्तिशाली और automated हो चुका है
- submarine की quietness लगातार चलने वाली arms race का विषय है
- बड़े noise sources में से एक propeller के आसपास cavitation है
- अतीत में आधुनिक अमेरिकी submarines के low-noise propeller design classified थे, और कहा जाता है कि submarine पानी से बाहर होने पर propeller को cover से ढक दिया जाता था
SOSUS से IUSS तक विकसित हुआ sea-floor surveillance network
- लंबे समय के maritime sovereignty control के लिए ships या aircraft से गिराए गए buoys के अलावा, defense line की तरह काम करने वाले permanent hydrophones लगाना उपयोगी है
- 1950 के दशक में AT&T ने undersea cables और acoustic electronics technology का उपयोग करके sea-floor surveillance system design किया
- undersea cable के साथ बड़े hydrophone arrays लगाए गए
- detected sounds waterfall diagram के रूप में output होते थे, और intelligence analysts अनुभव व अनुमान से marine life, geological events और ship sounds में फर्क करते थे
- इस system को SOSUS (Sound Surveillance System) कहा गया, और यह 1991 तक secret रहा
- यह Cold War दौर के सबसे महत्वपूर्ण military intelligence systems में से एक था
- इसके details जानने वाले navy personnel कम थे, इसलिए warship crew को SOSUS से आने वाले छोटे और बिना detail वाले intelligence messages confusing और भरोसा करना मुश्किल लग सकते थे
- 1960 के दशक में SOSUS लंबे cable arrays में लगे सैकड़ों अलग-अलग hydrophones से बना था
- cables तट पर high-security terminal facilities से जुड़े थे
- Navy ने इन facilities को अस्पष्ट survey work के cover explanation से छिपाया
- बाद के दशकों में computers को acoustic signatures detect और classify करने में लगाया गया
- शुरुआती automation ने military और Bell Laboratories में signal processing और pattern matching R&D को बढ़ावा दिया
- इसने modern machine learning field के शुरुआती precedents बनाए
- computers और communication technology के विकास से arrays का remote control संभव हुआ, manpower needs कम हुईं और कई naval terminal facilities बंद कर दी गईं
- 1984 में SOSUS का नाम बदलकर IUSS (Integrated Underwater Surveillance System) कर दिया गया
- यह बढ़ती automation के साथ-साथ surface ships को system में शामिल किए जाने को भी दर्शाता था
- शुरुआती दौर में USNS Stalwart और USNS Worthy mobile IUSS arrays की तरह काम करते थे, detection range बढ़ाने या suspected target की location अधिक सटीक करने के लिए इस्तेमाल होते थे
- 1991 में declassification के बाद IUSS scientific research के साथ इस्तेमाल होने वाला dual-use system बन गया
- Marine biology में hydrophone data के प्रमुख sources में से एक है
- वर्तमान में IUSS submarines और whales को automatically detect और classify करता है
Submarine accident detection और Titan search
- यह बात अच्छी तरह जानी जाती है कि passive sonar systems submarine accidents detect कर सकते हैं
- 1968 में Soviet submarine K-129 का loss SOSUS ने detect किया
- SOSUS की location estimate ने Hughes Glomar Explorer के K-129 salvage operation में मदद की
- 1968 में 4 submarines पूरी तरह lost हुईं, और SOSUS data का इस्तेमाल कम से कम 2—Soviet K-129 और American Scorpion—की location पता करने में हुआ
- माना जाता है कि Titan 18 जून को लापता हुआ, और sea floor पर 22 जून को मिला
- मलबा मिलने के बाद Navy ने बताया कि IUSS ने implosion detect किया और location estimate की
- यह आरोप कि Navy को Titan की fate पक्के तौर पर पता थी और उसने 4 दिनों तक छिपाई, remote sensing के काम करने के तरीके से मेल नहीं खाता
- modern real-time remote sensing में actionable information अक्सर massive data के बीच important events पहचानने वाले machine learning और classification systems से आती है
- ऐसे systems को natural या artificially created event samples पर train करना पड़ता है
- naval intelligence में latest ships की acoustic signatures collect करना IUSS द्वारा उन्हें सही तरह identify करने के लिए प्रमुख रुचि का विषय है
- दूसरा तरीका past data को humans द्वारा फिर से review करने वाला retrospective analysis है
- कोई event जिसे automation ने घटना के समय classify नहीं किया, नई signature information मिलने पर बाद में detect हो सकता है
- Chinese surveillance balloon case की तरह, signature information collect होने के बाद past events अतिरिक्त रूप से सामने आ सकते हैं
- समुद्र wildlife, geological processes, commercial shipping और naval operations जैसे बहुत सारे noise से भरा है, इसलिए Navy के लिए पानी के भीतर हर sound की गहराई से जांच करना मुश्किल है
- संभावना है कि Navy ने Titan के गायब होने की जानकारी मिलने के बाद IUSS data का retrospective analysis कर उसकी fate दिखा सकने वाला signal खोजा
- उसने कोई तेज आवाज़ detect कर उसका source Titanic wreck के पास locate किया हो सकता है
- यह Titan के पहली बार missing report होने के बाद अपेक्षाकृत जल्दी हुआ होगा
कम confidence, public disclosure में देरी, और मौजूदा surveillance system
- पहली सीमा यह थी कि Titan नई और असामान्य संरचना वाली submersible थी
- Navy को गलती से lost हुई military submarines और कम से कम एक बार acoustic recording के लिए जानबूझकर torpedo से हमला की गई submarine Sterlet के जरिए implosion acoustic signatures के बारे में कुछ जानकारी है
- लेकिन Titan military submarines से size और structure में काफी अलग थी, इसलिए known disaster-loss acoustic signatures लागू करने को लेकर uncertainty बड़ी रही होगी
- पानी के भीतर imploded submarines के total cases खुद बहुत कम हैं, और Titan जैसे size व structure का कोई case नहीं था
- Search-and-rescue process के दौरान “हम मानते हैं कि यह unrecoverably lost हो चुका है” जैसी अनिश्चित जानकारी सार्वजनिक करने में सावधानी जरूरी है
- ऐसा disclosure search खत्म करने का pressure बना सकता है और search में बाधा डाल सकता है
- यह family और acquaintances की स्थिति और खराब कर सकता है
- Coast Guard ने जब किसी दूसरे passive sonar system में संभावित knocking sounds detect होने की घोषणा की, उसके बाद ऐसी acoustic signature के आधार पर अत्यधिक reporting हुई जिसका relevant न होने की संभावना ज्यादा थी
- यह आरोप कि Navy ने secrecy के कारण detection information search team से छिपाई, search timeline से मेल नहीं खाता
- SOSUS और उसकी capabilities दशकों से public में व्यापक रूप से known थीं
- search area पहले publicly reported SOSUS detection range estimates के भीतर था
- deep-sea exploration में सक्षम पहला search equipment, ROV Pelagic Odysseus 6k, 22 जून की सुबह site पर पहुंचा
- करीब 5 घंटे बाद उसने मलबा खोज लिया
- यह देखते हुए कि descent में ही 1 घंटे से अधिक लगा होगा, मुश्किल sea-floor environment में यह बहुत तेज discovery थी
- मलबा Titanic के पास था, लेकिन Titanic wreck field बड़ा है और उसे पूरा search करने में कई घंटे लगते
- संभावना है कि Odysseus ने search शुरू करते समय Navy से संभावित implosion location पर tip पहले ही पा ली थी
- Navy ने 4 दिनों तक जानकारी नहीं छिपाई; बल्कि search team के पास Navy की possible detection को सच में verify करने वाला equipment उसी समय उपलब्ध हुआ
- WSJ की पहली IUSS detection report के अनुसार Navy ने वह finding तुरंत on-scene search commander को दे दी
- Navy ने national security concerns के कारण इस्तेमाल किए गए specific system का नाम न बताने का अनुरोध किया
- यह इस इतिहास से भी मेल खाता है कि classified systems कई नामों से managed होते हैं, और secret period के दौरान IUSS का नाम unclassified reports में गलती से कई बार आ गया था
- वर्तमान IUSS पहले से छोटा system है, लेकिन technology improvements के कारण detection range घटने के बजाय बढ़ी हो सकती है
- यह U.S. coastal waters के पास submarine detection की प्रमुख methods में बनी हुई है
- submarines nuclear weapons के प्रमुख delivery means में से एक हैं, इसलिए यह महत्वपूर्ण interest का विषय है
- IUSS Navy द्वारा इस्तेमाल किए जाने वाले कई semi-secret underwater sensing systems में से एक है
- San Francisco Magnetic Silencing Range अलग system है, लेकिन Golden Gate से गुजरने वाले naval ships के magnetic field को underwater magnetometers से measure करता है
- underwater mines अक्सर magnetometer से activate होती हैं, इसलिए Navy यह manage करती है कि hull magnetization एक तय limit से ऊपर न जाए
- limit पार होने पर special facilities वाली naval pier पर degaussing किया जा सकता है
- Marina Green parking lot की छोटी building इस system की shore facility थी, और वर्तमान array पूरी तरह remotely controlled है
1 टिप्पणियां
Hacker News टिप्पणियाँ
search·rescue ऑपरेशन के दौरान यह घोषणा करना समझदारी नहीं है कि जहाज़ अपरिवर्तनीय रूप से नष्ट हो गया है
Titan हादसे के समय सोशल मीडिया पर यही बात कई बार कही गई थी, लेकिन उसे खास स्वीकार्यता नहीं मिली, और यह संदेह भी अजीब लगा कि अमेरिकी नौसेना implosion acoustic detection को छिपा रही थी
जिसने भी signal analysis थोड़ा-बहुत किया हो, वह जानता है कि अनिश्चितता बहुत बड़ी होती है, और दूर से Titan के किसी खास destruction की पक्की पहचान कर लेना शुरू से ही अव्यावहारिक था
भले ही नौसेना को 100% यक़ीन रहा हो, सिर्फ इसलिए कि किसी ने कोई आवाज़ सुनी, कोई भी यह नहीं चाहेगा कि परिवार की तलाश रोक दी जाए. समुद्र में लापता लोगों की तलाश तब तक होनी चाहिए जब तक वे मिल न जाएँ, या जब तक उचित उम्मीद खत्म न हो जाए; और यह अरबपतियों पर भी समान रूप से लागू होता है
इससे यह कहानी याद आ गई: https://en.wikipedia.org/wiki/Toshiba%E2%80%93Kongsberg_scan...
Toshiba 1980s में 9-axis CNC मशीनें सोवियत संघ को export नहीं कर सकता था, क्योंकि यह उपकरण ultra-quiet submarine propeller बनाने में इस्तेमाल हो सकता था, और वास्तव में इस्तेमाल होने की संभावना भी थी
संबंधित Asianometry वीडियो: https://www.youtube.com/watch?v=uaRyqAVIkwI
उसमें यह था कि मशीन का इस्तेमाल किन वस्तुओं के उत्पादन में होगा, nuclear explosive activities या safeguards के बिना nuclear fuel cycle activities में इसका उपयोग नहीं किया जाएगा, न ही nuclear·chemical·biological weapons के लिए, और अगर निर्मित वस्तुओं या मशीन को कुछ विशेष देशों के बाहर transfer करना हो तो Swiss आर्थिक प्राधिकरणों की सहमति लेनी होगी; माहौल कुछ वैसा ही लगा
केबल, समुद्रतल और submarines की बात आते ही लगभग अनिवार्य रूप से याद आने वाला एक दिलचस्प लेख: https://www.wired.com/1996/12/ffglass/
“Mother Earth, Mother Board” submarine cable laying और दुनिया को तारों से जोड़ने के इतिहास पर एक लेख है
paywall के बिना संस्करण: https://archive.is/ICkHe
गाना भी रोंगटे खड़े कर देने जितना अच्छा है
थोड़ा विषयांतर है, लेकिन अगर ऐसी क्षमता है, तो Nord Stream pipeline blast के आसपास क्या हुआ था, उसके बारे में भी काफ़ी कुछ बताया जा सकता होगा
यह मानना तर्कसंगत है कि अमेरिका ऐसे detectors अपनी सीमाओं के बाहर भी लगाए हुए है, और मैंने ऐसा दावा भी देखा है: https://www.thenation.com/article/world/nord-stream-pipeline...
फिर भी, मेरा मानना है कि लगभग 3 लाख डॉलर हों तो यह कोई भी कर सकता था. उस गहराई पर explosives लगाने में सक्षम work-class ROV समुद्रतल निर्माण और maintenance में आम हैं
यह देखकर जिज्ञासा होती है कि आधुनिक अमेरिकी पनडुब्बियों के low-noise propeller design गोपनीय हैं, और जब पनडुब्बी पानी के बाहर होती है तो उन्हें कवर से ढक दिया जाता है — क्या वे toroidal propeller या “tip-less” propeller हैं?
ऐसे design turbulence और cavitation को कम करते हैं: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Toroidal_propeller
इस पर पुराने HN पोस्ट भी हैं: https://news.ycombinator.com/item?id=34571282, https://news.ycombinator.com/item?id=33949895
खासकर, toroidal propeller खुले propeller में होने वाले propeller-tip vortex cavitation noise को कम करने में प्रभावी होते हैं
https://twitter.com/toughsf/status/1024083748407713792?lang=...
https://www.researchgate.net/publication/302920496_Numerical...
https://www.thedrive.com/the-war-zone/31708/veteran-sonarman...
https://www.globecomposite.com/blog/x-factor-columbia-class-...
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S209267821...
लेख में लिखा है कि “IUSS पनडुब्बियों और wales को अपने-आप detect और classify करता है” — क्या ब्रिटिश लोग इस बारे में जानते हैं?
सक्रिय sonar का उपयोग पनडुब्बियों की खोज में कई दशक पहले से फिर से हो रहा है, इसलिए लेख की बात पुरानी है
आधुनिक anti-submarine ships में low-frequency active towed sonar लगाया जाता है, क्योंकि लंबी detection range के लिए low frequency चाहिए। High frequency बहुत ज्यादा attenuate हो जाती है
अगर आपने military sonar के समुद्री स्तनधारियों के लिए खतरनाक होने वाली खबरें देखी हों, तो आम तौर पर यही systems उससे जुड़े होते हैं। वे उस frequency band में बहुत ऊर्जा डालते हैं जो अच्छी तरह फैलती है, और वही band whales के communication के लिए भी सबसे उपयोगी होता है
उदाहरण: https://en.wikipedia.org/wiki/Sonar_2087
cavitation शोर करती है, लेकिन आम तौर पर सिर्फ full speed पर। आजकल जो वास्तव में सुना जाता है, वह reactor plant noise के ज्यादा करीब होता है
अमेरिकी attack submarines जैसे Virginia, Seawolf और अगली Columbia SSBN किसी तरह के external pump-jet का उपयोग करती दिखती हैं। पुराने पारंपरिक propeller की तरह उन्हें पानी के बाहर ढका जाता है या नहीं, यह पक्का नहीं है
ज्यादा सटीक रूप से कहें तो यह एक ducted propulsor है, जो classical submarine propeller का सीधा evolved रूप है, जिसमें pressure-raising shroud और stator vane assembly एकीकृत होते हैं। परंपरागत रूप से “pump-jet” कहने पर आम तौर पर centrifugal pump element या कम-से-कम vectoring device होने की अपेक्षा की जाती है
Bell X-22 के ducted fan जैसी चीज़ को हम आम तौर पर jet नहीं कहते, लेकिन पानी के भीतर शायद ऐसा कहा जाता है
https://en.wikipedia.org/wiki/Bell_X-22
यही वजह है कि संयुक्त नौसैनिक अभ्यासों में कभी-कभी मजेदार घटनाएँ हो जाती हैं। उदाहरण के लिए, HNLMS Walrus ने USS Theodore Roosevelt आदि को “डुबो” दिया था और निकल गई थी, जिससे अमेरिकी पक्ष काफी शर्मिंदा हुआ था
स्वीडन की diesel-hybrid पनडुब्बियां भी लगभग detect न हो पाने लायक इसी कारण हैं। battery पर चलते समय cooling pump एक-दो के अलावा plant noise लगभग नहीं होती, और वे इतनी शांत होती हैं कि दूसरी navies उन्हें training के लिए किराए पर भी लेती हैं
मुझे यह व्याख्या भी अविश्वसनीय लगती है कि navy ने बाद में फिर से ‘tape’ सुनी। अगर वे दशकों से computer classification systems चला रहे थे, तो यह मानना पड़ेगा कि बेहद संवेदनशील listening array एक high-energy implosion को detect ही नहीं कर पाई, जबकि उसकी ध्वनि बाकी सब से बिल्कुल अलग होती
Cameron ने कहा था कि उनके naval contacts ने उन्हें बताया कि navy ने implosion sound बहुत जल्दी सुन लिया था, और communications के साथ telemetry का कट जाना सिर्फ उस बात की पुष्टि भर था जो वे पहले से जानते थे। Telemetry एक अलग बाहरी pressure vessel से आती है; उसका शांत हो जाना मतलब उसका नष्ट होना है, और उसका संभावित कारण सिर्फ submersible implosion ही हो सकता है
यह दावा कि उसकी असामान्य संरचना के कारण उसे implosion के रूप में पहचाना नहीं जा सका, पूरी तरह अटकल है
अमेरिकी नौसेना ने यह आधिकारिक रूप से कहने में देर क्यों की कि उसने implosion की आवाज़ सुनी थी, इस पर मेरा पहला ख़याल यह था
अमेरिकी intelligence agencies की विशाल दुनिया को, खासकर Russia या China के अंदरूनी communication channels को सुनने वाली signals intelligence के साथ जोड़कर देखें, तो Titan implosion जैसी घटना जब अमेरिकी समुद्री क्षेत्र के काफ़ी पास हुई हो, तब वे शायद तुरंत अपने पत्ते नहीं खोलना चाहते होंगे और यह सुनना चाहते होंगे कि और कौन रिपोर्ट करता है कि उसने इसे सुना
एक तरह के उन्नत counterintelligence game की तरह, क्योंकि इससे अंदाज़ा लगाया जा सकता है कि उनके उपकरणों के पास पानी के नीचे और किसने उपकरण लगाए हुए हैं। पक्का नहीं कह सकता, लेकिन पहला ख़याल यही था, और लेख पढ़ने में बहुत दिलचस्प लगा
MH370 के ग़ायब होने के बाद से यह बात लगातार सोचता रहा हूँ। अगर कोई विमान समुद्र में गिरता है, तो क्या लहरों जैसी सतही आवाज़ों के मुक़ाबले सुनाई देने लायक बड़ी छपाक की आवाज़ होती? क्या उस समुद्री क्षेत्र में hydrophones थे? क्या काफ़ी signal processing के साथ उस आवाज़ की location पता की जा सकती थी? क्या ऐसा तो नहीं कि यह सब पहले ही किया जा चुका हो, लेकिन जिन्होंने किया वे उसके बारे में बता नहीं सकते हों?
MH370 कहीं बहुत बड़े समुद्री क्षेत्र में हो सकता है, इसलिए उसे खोजना कहीं ज़्यादा मुश्किल है। फिर भी, मलबे के कुछ हिस्से पहले ही मिल चुके हैं [1], और इन्हीं के आधार पर crash location (35.6°S 92.8°E) का अनुमान लगाने में इस्तेमाल किया गया
[1]: https://en.wikipedia.org/wiki/Malaysia_Airlines_Flight_370#M...
https://youtu.be/kd2KEHvK-q8?t=435
https://www.google.com/search?q=MH370%20acoustic