Sinal eletromagnético de frequência extremamente baixa produzido por submarinos em alta velocidade pode ser captado por dispositivos disponíveis, dizem pesquisadores
As bolhas quase imperceptíveis podem revelar a posição dos submarinos mais avançados, mas mais pesquisas são necessárias
Stephen Chen | South China Morning Post em Pequim
Um estudo publicado em um dos periódicos revisados por pares mais respeitados da China sugere que submarinos avançados podem ser detectados pela tecnologia existente, um desenvolvimento que ameaçaria o domínio dos oceanos pelos EUA.
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| Pesquisadores na China dizem que as leis da física podem tornar possível detectar submarinos movidos a energia nuclear com as tecnologias existentes. Foto: Marinha dos EUA |
Acredita-se amplamente que os EUA operam alguns dos submarinos mais difíceis de detectar, com sistemas sofisticados de redução acústica e de vibração para misturá-los aos ruídos de fundo do oceano.
Carl Schuster, capitão aposentado da Marinha dos EUA e ex-diretor de operações do Centro de Inteligência Conjunta do Comando do Pacífico no Havaí, disse à CNN em abril que “os submarinos são uma área em que os Estados Unidos mantêm uma superioridade incontestável sobre a China”.
Mas o estudo, realizado por pesquisadores do Instituto Fujian de Pesquisa sobre a Estrutura da Matéria da Academia Chinesa de Ciências, descobriu que um detector magnético ultrassensível pode captar vestígios do submarino mais avançado a longas distâncias.
A equipe, liderada por Zou Shengnan, usou modelagem computacional para determinar se era possível detectar as bolhas quase imperceptíveis produzidas por um submarino movido a energia nuclear navegando em alta velocidade.
O resultado “fornece uma nova solução para a detecção e rastreamento de submarinos”, de acordo com o artigo publicado em 1º de agosto pelo Chinese Journal of Ship Research.
A revista é administrada pelo China Ship Scientific Research Centre, que tem uma longa e respeitada história de desenvolvimentos de ponta em engenharia naval e oceânica.
Os pesquisadores calcularam que o sinal de frequência extremamente baixa (ELF) produzido pelas bolhas de um submarino poderia ser mais forte do que as sensibilidades dos detectores avançados de anomalias magnéticas em três a seis ordens de magnitude.
“As magnitudes do campo elétrico induzido e do campo magnético estão... bem dentro da faixa de detecção de alguns sensores de primeira linha”, disse o jornal.
As bolhas são uma consequência inevitável da velocidade de cruzeiro do submarino, que faz com que a água que flui ao redor do casco se mova mais rapidamente à medida que sua energia cinética aumenta e sua energia potencial – expressa em pressão – diminui.
Isso ocorre porque a energia total de um determinado sistema deve permanecer constante. No caso de um fluido em movimento, a soma da energia cinética – causada pelo movimento do fluido – e a energia potencial não se alterará, mas o equilíbrio das duas forças se deslocará.
Quando a pressão diminui o suficiente, pequenas bolhas se formam na superfície do casco à medida que parte da água se vaporiza. Este processo de cavitação é mais provável de ocorrer em áreas com curvatura acentuada ou superfície áspera, o que pode criar regiões de baixa pressão.
À medida que a água continua a fluir ao redor do casco, as bolhas crescem e se afastam da superfície, onde a pressão mais alta – como perto da borda traseira do casco – faz com que elas colapsem violentamente.
Esse processo causa turbulência e pode produzir uma assinatura eletromagnética, em um fenômeno conhecido como efeito magnetohidrodinâmico (MHD). Quanto mais rápida a turbulência, mais forte será a tensão MHD.
De acordo com os resultados da modelagem por computador, “significativos sinais de campo elétrico induzido podem ser observados ao redor da proa, popa e traseira do casco”, disse o jornal.
As emissões eletromagnéticas produzidas pelas bolhas de cavitação flutuam ao longo do tempo, gerando um sinal distinto na faixa de frequência extremamente baixa, de 49,94 Hz a 34,19 Hz, segundo os pesquisadores.
Embora fracos, os sinais ELF podem percorrer grandes distâncias, graças à sua capacidade de penetrar na água e atingir a ionosfera, onde são refletidos de volta à superfície da Terra.
Essa qualidade já é explorada para comunicação submarina. A China, por exemplo, construiu a maior antena do mundo para transmitir sinais ELF para sua frota submarina escondida em águas profundas.
Segundo Zou e sua equipe, suas descobertas podem “também fornecer uma referência para a seleção de frequências de comunicação eletromagnética para submarinos de alta velocidade”.
As tecnologias tradicionais de detecção eletromagnética localizam e rastreiam a perturbação no campo magnético da Terra criada pelo movimento através da água de um submarino, que normalmente é feito de um material ferromagnético como o aço.
Ao analisar a força e a direção do campo eletromagnético, é possível determinar a localização e o movimento do submarino. Mas as tecnologias de detecção tradicionais são cada vez mais limitadas pelas contramedidas implantadas pelos projetistas de navios.
Isso inclui o uso de materiais pouco magnéticos ou não metálicos no projeto do casco do submarino, bem como outras medidas para reduzir continuamente as características eletromagnéticas das embarcações.
Há uma necessidade urgente de pesquisa em um novo tipo de fonte de sinal, de acordo com Zuo e sua equipe, mas eles alertaram que existem vários desafios práticos para detectar os sinais eletromagnéticos produzidos pela cavitação submarina.
Isso inclui o desaparecimento do sinal quando o submarino desacelera ou para, bem como a interferência de outras fontes – como ruído eletromagnético natural ou sinais produzidos pelo homem.
O fluxo de água em torno de um submarino também pode ser altamente turbulento e instável, o que pode afetar a formação e evolução de bolhas de cavitação e os sinais eletromagnéticos resultantes.
Os pesquisadores disseram que mais pesquisas são necessárias para entender melhor a física complexa por trás do acoplamento eletromagnético de fluxo, para desenvolver modelos mais precisos e confiáveis para prever essas assinaturas submarinas eletromagnéticas induzidas.