Análisis e interpretación de los datos hidroacústicos del CTBTO sobre el ARA San Juan

por “troesma”,

Con este breve ejercicio voy a dar mi punto de vista (sujeto, como es obvio, a cualquier objeción que se quiera realizar; todo feedback es bienvenido) sobre la información brindada por el CTBTO respecto de las “anomalías hidroacusticas” detectadas en el Atlántico Sur (ver https://www.ctbto.org/press-centre/highlights/2017/ctbto-hydroacoustic-data-used-to-aid-search-for-missing-submarine-ara-san-juan) haciéndolo no desde la perspectiva de un aficionado o simple ciudadano interesado en la desaparición de SUSJ (quien asimismo espera su rescate y el de la tripulación) sino desde la posición de un profesional que ha trabajado en la teoría y el procesamiento de señales. Cabe acotar que la información de que se dispone, al menos para todos aquellos ajenos a las tareas de SAR, es un grafico publicado en los medios (así como en el sitio web del CTBTO) pero no tenemos la data “en  crudo” que está detrás de dicho grafico ni conocemos aspectos puntuales de la metodología de medición y procesamiento (que ayudarían, obviamente, al análisis).

Es por ello que quisiera recalcar que mi lectura está basada en la evidencia conocida y no
en toda la información que debe estar disponible, para el CTBTO, asociada con dicha evidencia; por ende, debe asumirse como especulativa, no obstante estar apoyada en teoría.

Para empezar, es necesario recodar que la misión del CTBTO no está asociada al seguimiento de este tipo de eventos (o de otros eventos relacionados a la seguridad de navegación, por ejemplo) pero el monitoreo de actividades asociadas a hechos extremos en el lecho marino, específicamente aquellos vinculados con pruebas de artefactos nucleares en virtud de su carácter como organización. La información brindada por el CTBTO debe entenderse en esos términos y no se le debe asignar otra motivación. Recordar este punto es imprescindible para tratar de entender que han medido.

La ordenada del grafico provisto por el CTBTO, o eje vertical, informa sobre la frecuencia, en Hz (abreviación de hertz, o ciclos por segundo) de la lectura hidroacustica. Es el denominado “tono” (o “pitch” en ingles) de un sonido. Como referencia, el rango de frecuencias que se considera como perceptible para el oído humano es de 20 Hz a 20.000 Hz. La abscisa, el eje horizontal, en este caso nos dice el tiempo a partir de un momento determinado. Se identifica al mismo como “hours from 15-Nov-2017 14:55.00” (traducido como “horas desde el 15-Nov-2017 14:55:00”) lo cual nos señala que el 0 en dicho eje corresponde a las 14:55:00 mientras que las marcas a lo largo del eje (como se
divide en intervalos) nos informa sobre el tiempo transcurrido desde ese momento.

Vemos también que el CTBTO rotula cada grafico en el stack de registros de cada estación (que son 3 en este caso – H10N, H10S y H04S y al menos para las dos primeras, 3 sensores en cada una) como “15-Nov-2017 14:55:00 15-Nov-2017 15:07:00” lo que nos indica que los gráficos cubrirían una ventana de 12 minutos. Las marcas que se aprecian a 0.02, 0.04 y sucesivamente (en incrementos de 0.02) sugeriría que los intervalos son de 1.2 minutos (o lo que es lo mismo, fracciones de 60 minutos: (0.02 x 60 = 1.2)

La amplitud de las ondas de presión se mide en decibeles (o dB). Los hidrófonos miden la presión en micro pascales (o μPa) y la división por Hz en el grafico del CTBTO (μPa2/Hz) nos dice que el valor en dB (que refleja la magnitud del evento medido) corresponde a la integral sobre todo el rango de frecuencias. Nuevamente, el “punto 0” es el momento sin anomalía (en entero de minutos/segundos) mas “cercano” al primer evento registrado.

Las graficas provistas por el CTBTO muestran dos eventos claramente marcados, separados entre 1.2 y 1.5 minutos. El primero de ellos, obviamente, es el más relevante.

Pensemos ahora en la siguiente hipótesis de trabajo. Si como todo parecería indicar (a) el SUSJ navegaba en ese momento entre profundidad de snorkel y 40 metros (y acá una pregunta: en caso de ir a profundidad de snorkel, podía hacer recarga de baterías de forma sostenida y confiable dada la meteorología y condiciones del mar predominantes en el área?) y (b) por aguas aparentemente profundas (al borde del balcón continental), asumiendo (c) que el primer evento se correspondiese con una posible explosión interna (que, vuelvo a repetir, no es lo mismo que una implosión) de la cual los hidrófonos captaron el sonido producido al interior del casco, podríamos (d) argumentar que
el segundo evento, que tuvo lugar entre 1.2 y 1.5 minutos del primero es (e) consistente con una implosión del casco hundiéndose? (el efecto del primer evento es la incapacitación de la tripulación y pérdida total de comando de la nave).

Para saber si esto tiene asidero, hay que determinar si un submarino, cayendo sin control, tardaría de 1.2 a 1.5 minutos en desplazarse, supongamos, desde 40 m de profundidad a una profundidad de posible colapso, o implosión del casco, que para el SUSJ (si nos basamos en las pruebas de inmersión efectuadas durante los ’80 previo a su entrega al ARA) sería a partir de los 600-650 m.

La respuesta es probablemente no a menos que el submarino fuese navegando a poco mas de 16 nudos (el desplazamiento horizontal a 1 nudo es igual a 0.51 metros/segundo). Considerando una navegación a 5 nudos, la velocidad reportada durante el último contacto de la tripulación o quizá un poco mas (sumando la componente de corrientes, aunque habría que ver si eran favorables dado el rumbo del SUSJ en ese momento) podría, en 1.2 minutos (o lo que es lo mismo, 72 segundos entre ambos eventos) el submarino recorrer (asumiendo un rango de 5-7 nudos) una distancia en el rango de 180 a 260 metros? O poco mas de 320 m en 1.5 minutos a 7 nudos, siempre hablando de desplazamiento
horizontal? Sin embargo, hay que considerar que en un fluido como el agua la velocidad de
hundimiento de un objeto (sin otro factor externo que lo afecte) va reduciéndose a medida que se incrementa la presión sobre el mismo y es asimismo más probable que la caída hubiese sido en un ángulo pronunciado, antes que en vertical.

Todo nos hace pensar que entonces estaríamos frente a dos eventos potencialmente encadenados. Quisiera ahora hacer mención a lo que se menciona en los medios sobre el hecho que el segundo evento podría ser un eco. Viendo las magnitudes de los dos eventos principales dudo bastante que el segundo sea un eco. Lo más probable es que sea otro episodio significativo (de menor magnitud relativa sobre el mismo rango de frecuencias respecto del primer evento aunque alcanza, en una frecuencia muy específica, un máximo aproximadamente igual) dentro de una serie de hechos que se desencadenan a partir de
la primera anomalía detectada.

Veamos las graficas, en este caso para la estación H10S y las 3 mediciones correspondientes a los sensores S1, S2 y S3 (nota: los hidrófonos correspondientes a la grafica con el fondo de Google Earth son de la estación H10N y aparentemente más claros, pero imposibles de reproducir; H10 es el complejo de la Isla Ascensión que cuenta con dos estaciones con un array de tres sensores cada una).

Dado un intervalo de 1.2 minutos el primer evento, el más significativo, dura aproximadamente unos 18 segundos (que se ve “concentrado” en unos 9 segundos). Si pensamos que se desencadeno un “flash fire” (el incendio de vapores inflamables, en este caso hidrogeno liberado por las baterías) el proceso, el umbral desde el punto donde predomina la radiación térmica hasta el momento de explosión tendría una duración de solo unos pocos segundos, no de 18 (o de 9 segundos, por caso).

De haberse producido, no debemos olvidarnos que hablamos de un recinto cerrado, hermético, con subdivisiones (mamparos) y obstáculos, por lo cual es de esperar que hayan existido consecuencias para la tripulación por sobrepresiones fuera de los contornos de la nube de gas propiamente dicha. El segundo evento, que alcanza un pico de magnitud comparable al primero (véase los recuadros en el primer grafico) pero, como mencionamos anteriormente, en un rango de frecuencias mas acotado (como puede en los recuadros y observando las flechas posicionadas en el segundo grafico: son distintos hidrófonos, aunque el registro es bastante consistente) se desarrolla durante aproximadamente 30 segundos y entre ambos pueden apreciarse una sucesión de eventos menores,
dos al menos separables, que podrían ser consecuencia del primero entes que ecos, aunque esto último no puede descartarse del todo (es imposible eliminar que sea la reverberación de la “cola” del evento principal).

Luego del segundo episodio el “ghosting” que puede distinguirse es probable que
sean ecos (como pista hay un tercer evento, que es más difuso y de menor magnitud, pero que se extiende por un rango de frecuencias apenas inferior que el segundo episodio, consistente con un eco).

Cabe también la posibilidad que el segundo episodio corresponda al venteo de los tanques de lastrefrente a la emergencia. Ese pico correspondería, en este caso, a la apertura del sistema. Pero tampoco podemos descartar que se trate de un episodio derivado del primero, antes que el intento de la tripulación por emerger. Frente a la hipótesis de ignición de vapores inflamables, en un recinto cerrado, es poco probable que la tripulación del SUSJ no haya quedado incapacitada (con pérdida de comando) y aunque no afectase a todos, es muy probable que haya impactado a la mayoría (directamente por fuego y sofocación, o indirectamente por sobrepresiones).

Nuevamente, son todas conjeturas a partir de un registro grafico públicamente disponible, nada más. La calidad de los gráficos que hemos podido bajar de Internet es bastante pobre. Sería quizá posible simular dicho ruido empleando tales registros, como elemento adicional de análisis (en este caso, facilitándole dicha simulación a sonoristas militares para que, empleando su experiencia en detección, la evalúen). Con los datos crudos a mano, claramente, sería mucho más expeditivo el corroborar o desmentir lo dicho en los párrafos precedentes.

Queda, entonces, la pregunta abierta: ¿qué paso? Todo lo que sabemos es que hubo un evento queafecto (en algún grado) el comando del SUSJ, que fue repentino. Como hemos señalado, quedaabierta la posibilidad de que el segundo registro corresponda a un intento por emerger o que, por elcontrario (y quizá con mayor probabilidad) sea una secuela no controlada del primer episodio.

Asimismo, daría la impresión que no hay implosión del casco, pero con la información a mano(graficas de pobre resolución y sin los datos que están detrás de ellas) es imposible afirmar que no haya sucedido. En este sentido, la inexistencia de restos en superficie sugeriría, hasta el momento, que el casco se encuentra aun intacto.

Sin embargo, hay cosas que no cuadran del todo.

En términos de magnitud (que aquí es medida en dB) el primer episodio tendría una duración algo mayor de la que cabria esperar de una ignición de vapores inflamables, como hidrogeno liberado de las baterías del submarino. Si el segundo episodio se dio luego de 1.2 o 1.5 minutos del primero, hay que pensar (en caso la tripulación no hubiese sido incapacitada del todo) por que se tardo tanto en liberar el lastre, de ser esto lo que registra la segunda lectura. Da la impresión que hay una secuencia de eventos (improbables, a mi juicio, de que sean ecos) entre uno y otro episodio, lo que podría explicar la demora. También puede ser una cadena de eventos, colaterales al primero, que prepararon las condiciones para una segunda explosión. Resulta también improbable que sea la implosión del casco, pero tampoco puede descartarse. Es un sonido aparentemente más hueco (en
cuyo caso sería consistente con una implosión) pero lo dicho, hay otros parámetros que no seajustan a esa eventualidad.

La secuencia cierra con lo que aparenta ser una serie de ecos, antes que,(por ejemplo, el SUSJ posándose sobre el lecho marino o partes del submarino (casco externo?) deflagrándose.

Muchas preguntas, pero aun sin una respuesta clara.