Varios esqueletos de ballena montan guardia en la costa de Fuerteventura, en la Islas Canarias. Son un claro recordatorio de los efectos dañinos del sonar militar.
Se cree que el sonar -una técnica que usa la propagación del sonido bajo el agua principalmente para navegar, comunicarse o detectar objetos- de barcos y submarinos es uno de los factores que contribuyen a los varamientos de ballenas, confundiendo su propio sonar y haciendo que se encallen en la orilla.
Sin embargo, esta tecnología hostil a las ballenas pronto podría tener un rival. Lori Adornato, directora de proyectos de la agencia de investigación militar estadounidense DARPA, cree que podríamos detectar submarinos prestando más atención al sonido natural que emitiendo pulsos de sonar.
"En este momento tratamos todo este sonido natural como ruido de fondo, o interferencia, que tratamos de eliminar", dice Adornato. "¿Por qué no aprovechamos estos sonidos, vemos si podemos encontrar una señal?"
Su proyecto, Persistent Aquatic Living Sensors (PALS), escucha a escondidas a los animales marinos como una forma de detectar amenazas submarinas.
Las boyas actuales de sonar lanzadas desde el aire por los militares para detectar la actividad submarina del enemigo, solo funcionan durante unas pocas horas en un área pequeña debido a la duración limitada de la batería.
En cambio, el sistema PALS podría cubrir una amplia región durante meses.
Adornato dice que las especies que habitan en los arrecifes y en las que se puede confiar para permanecer en un lugar probablemente sean los mejores centinelas.
Peces territoriales
PALS está patrocinando a varios equipos que buscan diferentes enfoques utilizando especies de arrecifes muy diferentes.
Laurent Cherubin es el investigador principal del equipo Guardia de Meros de la Universidad Atlántica de Florida, que trabaja con meros gigantes. Estos peces, que pueden pesar hasta 300 kg, emiten fuertes llamados para disuadir a los intrusos.
"Son territoriales y emitirán un sonido ante cualquier intruso en su territorio", explica Cherubin.
El equipo se está enfocando en las llamadas de alerta, que es como escuchar a un perro guardián que ladra a los intrusos, dice Cherubin. Distinguir estas llamadas de las demás no es fácil, por lo que han establecido algoritmos de aprendizaje automático para la tarea.
El algoritmo puede luego convertirse en un software que se ejecuta en un pequeño pero potente procesador integrado en un micrófono o hidrófono submarino.
Una matriz de estos hidrófonos puede cubrir un arrecife, escuchar las llamadas de los meros y seguirlos a medida que la causa del sonido se mueve de un territorio a otro.
Los más ruidosos de la Tierra
Escuchar las conversaciones de los peces puede parecer extravagante. El trabajo del equipo de PALS dentro de la empresa de defensa Raytheon, en cambio, es más tradicional. Sin embargo, tiene un giro.
"Estamos tratando de detectar los ecos que se crean cuando los ruidos de los camarones pistola rebotan en los vehículos", dice la científica de Raytheon, Alison Laferriere. "De la misma manera que un sistema de sonda tradicional detecta ecos del sonido que genera su fuente".
En otras palabras, funciona como un sonar normal pero usa el sonido generado por los camarones más que uno artificial.
Estos animales han sido descritos como las criaturas más ruidosas de la Tierra.
"La señal creada por un camarón pistola es de muy corta duración y de una banda ancha increíble", dice Laferriere. "Un chasquido de un solo camarón es mucho más silencioso que una fuente de sonar tradicional, pero puede haber miles de chasquidos por minuto".
Laferriere dice que el sonido varía con la hora del día y la temperatura del agua, pero una colonia de camarones nunca está en silencio.
Para entender el sonido que retorna, el equipo de Laferriere tuvo que crear modelos computarizados para determinar qué ecos provenían de objetos de fondo estacionarios y podían ignorarse.
Quitando estos objetos, se destacan los que se mueven por el entorno, pueden ser peces, submarinos o vehículos submarinos no tripulados.
Nuevamente, la solución final será una serie de hidrófonos inteligentes con computación integrada, capaces de procesar los sonidos de los camarones y determinar la ubicación de cualquier objetivo de interés en el área.
Dudas
"El enfoque de DARPA sería un avance verdaderamente importante, si se logra", dice Sidharth Kaushal, especialista en guerra naval del grupo de expertos de defensa de Reino Unido RUSI.
"Un ecosistema de sensores vivos dispersos que flotan permanentemente es atractivo en principio".
Esto en principio, pero no necesariamente en la práctica. Kaushal tiene dudas porque los proyectos anteriores que utilizaron vida marina para detectar submarinos no tuvieron éxito.
Los submarinos alemanes a veces fueron vistos por su efecto sobre el plancton bioluminiscente, que emite un brillo intenso cuando se lo perturba; uno en la Primera Guerra Mundial incluso se hundió supuestamente por ello.
Pero los intentos posteriores de usar este efecto de forma más amplia, con sensores especiales que buscaban fuentes de luz en un área amplia, progresaron poco.
"Los esfuerzos de la Guerra Fría tanto por parte de los soviéticos como de los estadounidenses para utilizarlos de manera sistemática no dieron resultado", dice Kaushal. "En parte porque no tenían forma de diferenciar los falsos positivos, como la reacción de una ballena que pasaba, de un objeto real".
Pruebas
Queda por ver qué tan bien PALS puede distinguir un submarino de un tiburón. Adornato cree que la combinación de organismos marinos y algoritmos inteligentes modernos proporcionará una "advertencia" confiable para guiar a los cazadores de submarinos más tradicionales a detectar a un posible intruso.
PALS ya completó la primera fase, que fue un estudio de viabilidad para los dos enfoques diferentes de escuchar cómo reaccionan las especies de arrecifes a los intrusos y el sonar de camarones pistola.
Adornato espera realizar pruebas de campo en 2023. Después de eso, si tiene éxito, la tecnología se transferiría a los usuarios (inicialmente la marina de EE.UU.) para que la desarrollen en un sistema de producción.
Después de eso, podríamos ver un cambio radical en la detección de submarinos, sin más bajas de ballenas causadas por el sonar.
