SOSUS

Pesquisa

Como resultado das recomendações do grupo Hartwell, o Gabinete de Pesquisa Naval (Office of Naval Research - ONR) firmou contrato com a American Telephone and Telegraph Company (AT&T) — por meio de sua divisão de pesquisas Bell Laboratories e de sua fabricante Western Electric — para desenvolver um sistema de detecção passiva de longo alcance baseado em matrizes de hidrofones assentadas no fundo oceânico. O sistema, que utilizava um equipamento denominado Analisador e Registrador de Baixa Frequência e um método denominado Análise e Registro em Baixa Frequência (ambos sob a sigla LOFAR), baseava-se no espectrógrafo de som da AT&T, originalmente desenvolvido para análise da fala humana e adaptado para analisar sons subaquáticos de baixa frequência. Esse esforço de pesquisa e desenvolvimento recebeu o nome de Projeto Jezebel. A origem do nome do projeto foi explicada por Robert A. Frosch ao senador John C. Stennis durante uma audiência em 1968: devia-se às baixas frequências, "por volta do Lá abaixo do Dó central no piano" (cerca de 100 a 150 ciclos), tendo "Jezebel" sido escolhido porque ela era uma mulher "de baixa reputação" (trocadilho com baixa frequência). Isso se refere à nota Lá2 na escala musical, que fica tecnicamente dois Lás abaixo do Dó central.

O Projeto Jezebel e o sistema LOFAR expandiram-se para a localização de submarinos com a introdução, em 1956, da sonoboia passiva omnidirecional AN/SSQ-28 Jezebel-LOFAR, destinada a forças aéreas antissubmarino. Essa sonoboia conferiu às aeronaves orientadas pelo SOSUS acesso à mesma capacidade de recepção em baixa frequência e LOFAR disponível nas estações terrestres. A correlação de tempo de retardo desenvolvida pela Bell Telephone Laboratories foi utilizada para fixar a posição do alvo combinando duas ou mais sonoboias, em uma técnica denominada CODAR (Correlation Detection And Ranging). Essas sonoboias, e outras especializadas desenvolvidas posteriormente, quando equipadas com uma pequena carga explosiva, podiam ser empregadas em modo ativo para captar o eco refletido no alvo. O modo ativo foi batizado pelos engenheiros de "Julie", em homenagem a uma dançarina de cabaré cuja "apresentação era capaz de transformar boias passivas em ativas".

Pesquisas correlatas, sediadas no Laboratório Hudson da Universidade Columbia, receberam o codinome de Projeto Michael. A Woods Hole Oceanographic Institution e o Instituto Scripps de Oceanografia também foram incumbidos de aprofundar a compreensão sobre a transmissão sônica de longo alcance no âmbito do Projeto Michael. A necessidade de compreender com exatidão o ambiente acústico marinho impulsionou grande parte das pesquisas oceanográficas financiadas pela Marinha. Um programa abrangente que se estendeu por mais de 25 anos, o Programa de Propagação Acústica de Longo Alcance (LRAPP), alcançou avanços significativos nesse conhecimento e influenciou diretamente decisões no SOSUS, com destaque para a expansão do sistema em direção ao Atlântico Oriental.

Desenvolvimento e instalação

A tecnologia dos equipamentos apoiava-se fundamentalmente nos componentes da telefonia comercial e da exploração petrolífera marítima. O lançamento de cabos submarinos era uma capacidade desenvolvida pela AT&T e outras entidades ao longo de décadas para cabos de comunicações submarinas. Foi a compreensão do ambiente acústico oceânico que tornou o sistema realizável, e não o desenvolvimento de equipamentos inteiramente novos. O SOSUS constituiu um caso de nova compreensão do meio físico seguida da aplicação direta de tecnologias e materiais comerciais amplamente testados.

Os quarenta hidrofones distribuídos ao longo da matriz forneciam a abertura física necessária para o processamento de sinais, formando feixes azimutais horizontais com largura de dois a cinco graus. Cada feixe contava com um analisador LOFAR e capacidade de análise de frequências em banda estreita para separar o sinal do ruído de fundo oceânico e identificar frequências específicas associadas ao maquinário rotativo dos submarinos. As salas de escuta das estações NAVFAC dispunham de bancadas de registradores que queimavam papel eletrostático, semelhante ao utilizado nos ecogramas dos ecobatímetros.

O produto visual desses aparelhos era o LOFARgrama, que registrava graficamente a energia acústica e a frequência em função do tempo. Esses gráficos eram examinados minuciosamente por operadores treinados para identificar assinaturas acústicas de submarinos. Quando duas ou mais matrizes mantinham contato com o mesmo alvo, as linhas de azimute de cada uma permitiam estimar a posição geográfica por triangulação. O sistema fornecia alertas preliminares sobre a presença de submarinos e uma área de localização aproximada para que aeronaves ou navios de superfície realizassem o rastreamento final e o ataque. As primeiras estações do Atlântico, estendendo-se da Nova Escócia a Barbados, formavam uma longa linha semicircular voltada para a bacia do Atlântico Ocidental, com separação geográfica ideal para correlação de contatos e triangulação.

Segurança

A integração das pesquisas dos projetos Jezebel e Michael em um sistema funcional de vigilância em ampla escala — concebido originalmente por Frederick V. Hunt, do Projeto Hartwell — tornou-se o Sound Surveillance System, sob a sigla SOSUS. Tanto o nome por extenso quanto a sigla eram estritamente confidenciais. Ocorreram deslizes ocasionais: uma empresa contratada pela Divisão de Apoio e Análise da Frota do Gabinete de Pesquisa Naval publicou um relatório ostensivo contendo a palavra "SOSUS" associada à sigla "SOSS" (definida como "Estação de Busca Sonora"), descrevendo a capacidade de exibir dados de sonoboias lado a lado nos mostradores de aeronaves ou nas estações terrestres para classificar alvos como amigos ou hostis. O codinome não confidencial Projeto Caesar foi criado para encobrir o desenvolvimento e a instalação da rede.

Uma história de cobertura foi elaborada para justificar as estações costeiras visíveis, as NAVFACs, e os comandos aos quais estavam subordinadas. A versão oficial afirmava que dados oceanográficos e acústicos obtidos por navios de pesquisa podiam, por vezes, ser recolhidos "de forma mais rápida e econômica por meio de estações costeiras fixas, denominadas Instalações Navais dos EUA (NAVFAC)". O disfarce estendia-se aos nomes dos comandos e à instrução do pessoal militar: os comandos gerais chamavam-se Ocean Systems Atlantic e Ocean Systems Pacific, e os operadores recebiam especialidades como Técnico Oceanográfico (OT, de Ocean Technician) e Oficial de Quarto de Pesquisa Oceanográfica. Apesar de qualificados para insígnias militares de combate naval, os militares do SOSUS estavam proibidos de usá-las para preservar o segredo em torno de suas funções reais, até que a missão foi desclassificada em 1991. Os comandos COMOCEANSYSLANT (COSL) e COMOCEANSYSPAC (COSP) passaram então a refletir sua verdadeira natureza de vigilância submarina, tornando-se COMUNDERSEASURVLANT (CUSL) e COMUNDERSEASURVPAC (CUSP) sob a égide do Sistema Integrado de Vigilância Submarina (IUSS), nome adotado em 1985 à medida que novos meios móveis foram incorporados.

O SOSUS era mantido sob rigoroso regime de segredo na base da "necessidade de conhecer", muito próximo ao nível das Informações Compartimentadas Sensíveis (Sensitive Compartmented Information), embora classificado formalmente no nível Secreto. Até mesmo a frota de combate possuía pouco conhecimento sobre o sistema ou seu funcionamento. As informações de contato transmitidas aos navios seguiam em despachos estritamente codificados denominados RAINFORM, que ocultavam a origem dos dados acústicos e cujos campos e tabelas exigiam manuais de decifração. Consequentemente, muitos oficiais de esquadra desconheciam que o SOSUS constituía um sistema dedicado exclusivamente à guerra antissubmarino, o que trouxe implicações negativas no pós-Guerra Fria durante os cortes orçamentários. No final da década de 1980 e início da década de 1990, o sistema foi aberto para apoio tático e a frota passou a receber dados em formatos mais compreensíveis para as forças de ataque. Em 1997, o formato de mensagens RAINFORM foi descontinuado.

Durante grande parte da operação do sistema, ações ofensivas diretas baseadas unicamente em contatos do SOSUS eram evitadas para não alertar o adversário sobre a sua existência. Um exemplo disso foi noticiado na edição de 5 de janeiro de 1981 da revista Newsweek, em um artigo intitulado "A Soviet War of Nerves", referente a um incidente de agosto de 1978. Alertas repassados à Frota do Atlântico, ao Comando Aéreo Estratégico (SAC) e ao Pentágono a partir de "estações secretas de escuta submarina da Marinha" indicaram que dois submarinos nucleares da classe Yankee armados com mísseis balísticos haviam deixado suas patrulhas normais a 1.200 milhas da costa e avançavam perigosamente rumo ao litoral leste norte-americano, colocando em risco várias bases de bombardeiros do SAC. Em vez de enviar navios para perseguir os submarinos e revelar a precisão do SOSUS, o comando militar ordenou que o SAC dispersasse seus bombardeiros estratégicos para bases no interior dos Estados Unidos, demonstrando prontidão até que os submarinos soviéticos recuassem para suas rotas habituais em alto-mar.

As instalações NAVFAC pioneiras e os posteriores centros integrados de processamento eram complexos de alta segurança protegidos por alambrados externos e guaritas de guarda militar. Os edifícios terminais internos contavam com cercas duplas adicionais e controle de acesso biométrico ou por cartão. Nem todos os militares designados para a base possuíam autorização de entrada na ala operacional. Todos os equipamentos no interior dos terminais eram instalados exclusivamente por engenheiros credenciados da Western Electric Company.

Instalações iniciais

Representantes da Western Electric e do ONR reuniram-se em 29 de outubro de 1950 para redigir o contrato de um sistema de demonstração, assinado formalmente em 13 de novembro. O contrato foi administrado pelo Gabinete de Navios (Bureau of Ships - BuShips), tendo o então segundo-tenente Joseph P. Kelly (mais tarde capitão e aclamado como o "Pai do SOSUS") como oficial de projeto. Uma matriz experimental de seis hidrofones foi instalada na ilha de Eleuthera, nas Bahamas, em 1951, enquanto os projetos Jezebel e Michael prosseguiam nas investigações teóricas sobre acústica marinha de longo alcance.

Entre 2 e 19 de janeiro de 1952, o navio cabista britânico Alert instalou a primeira matriz operacional em tamanho real, com 1 000 ft (304,8 m) de extensão e quarenta elementos transdutores a uma profundidade de 240 braças (1 440,0 ft; 438,9 m) ao largo de Eleuthera. O êxito dos ensaios com submarinos reais levou à aprovação de uma cadeia com nove matrizes ao longo da Costa Leste norte-americana. O documentário secreto da Marinha de 1960, Watch in the Sea, registra no minuto 9:22 as operações de busca do local e o assentamento da matriz, descrevendo os arranjos de produção em série como tendo 1 800 ft (548,6 m) de comprimento. Em 1954, dez matrizes adicionais foram encomendadas: três para o Atlântico, seis para a Costa Oeste do Pacífico e uma para o Havaí.

Os navios lança-cabos Neptune e Albert J. Myer foram incorporados para dar suporte ao Projeto Caesar, aos quais se somaram mais tarde as embarcações Aeolus e Thor. Outras embarcações foram adquiridas para pesquisas batimétricas e reparo de cabos submarinos.

Cronologia

Década de 1950

Em 1954, a Escola de Sonar da Frota em Key West criou o Curso de Busca Sonora. O treinamento de alta segurança era ministrado atrás da "Porta Verde", expressão que se tornou sinônimo do próprio sigilo em torno do sistema.

Em 1954, três sistemas completos com terminais em terra foram ativados: na Base Aérea de Ramey (Porto Rico) em setembro, na ilha Grande Turca em outubro e na Ilha San Salvador em dezembro. Em 1955, entraram em operação as estações nas Bermudas, na Estação das Forças Canadenses de Shelburne (Nova Escócia), em Nantucket e em Cape May. Em 1956, foram ativadas as estações de Cabo Hatteras e Antígua, além de dois Centros de Avaliação pioneiros em Nova Iorque e Norfolk. O arranjo pioneiro das Bahamas recebeu sua instalação terrestre definitiva em Eleuthera em 1957, juntamente com a ativação de Barbados e a primeira estação do Pacífico, na Ilha de San Nicolas. Em 1958, o restante das estações da Costa Oeste — Point Sur e Centerville Beach (Califórnia), Pacific Beach (Washington) e Coos Head (perto de Coos Bay, Oregon) — entrou em atividade regular.

Seis sistemas haviam sido planejados para a Costa Oeste, mas apenas cinco instalações foram construídas. O arranjo mais setentrional, na Ilha de Vancouver, deveria ter seu terminal em solo canadense, mas uma mudança no governo daquele país impediu a obra na época. A matriz correspondente foi redirecionada para a NAVFAC de Pacific Beach, que passou a operar como uma estação de arranjo duplo.

Entre 1958 e 1960, meios do Projeto Caesar foram mobilizados para implantar o Missile Impact Location System (MILS), baseado na mesma tecnologia e metodologia do SOSUS, em apoio aos testes de mísseis balísticos intercontinentais da Força Aérea dos EUA. Matrizes de hidrofones assentadas ao redor dos pontos de impacto calculavam a posição exata das ogivas medindo a diferença no tempo de chegada das ondas de choque geradas por pequenas cargas SOFAR detonadas na água. Durante esse período, um arranjo especial atípico de águas rasas foi instalado em 1959 em Argentia, na Terra Nova, voltado para vigiar os acessos marítimos à Baía de Hudson, composto por dez matrizes de oito elementos cada conectadas por dois cabos de quarenta vias.

Década de 1980

A consolidação de estações periféricas tornou-se viável a partir de 1980 com o sistema de transmissão de dados acústicos em banda larga WADR (Wideband Acoustic Data Relay), instalado inicialmente no Atol Midway em janeiro de 1982 para retransmitir os dados de suas duas matrizes diretamente para o centro NOPF em Ford Island. Essa primeira geração do WADR permitiu desativar as estações californianas de San Nicolas e Point Sur em 1984. Seguiram-se o redirecionamento remoto de Barbers Point em 1985, das estações de Pacific Beach e Coos Head em 1987 e das Bermudas em 1992. Uma segunda geração do WADR viabilizou a integração remota da estação de Adak em 1993, de Argentia em 1995 e das instalações designadas como "Projetos Especiais" em 1997 e 1998.

No Atlântico Ocidental, a centralização convergiu para a criação da Instalação Naval de Processamento Oceânico (NOPF) em Dam Neck, Virgínia, permitindo a desativação das NAVFACs de Eleuthera e Grand Turk. Em 1981, a NOPF de Ford Island entrou em operação plena e a NAVFAC Midway foi desativada, sendo seus cabos redirecionados para Barbers Point. A NAVFAC Lewes foi fechada naquele mesmo ano. A NAVFAC Cabo Hatteras encerrou suas atividades em 1982 e, em 1983, os dados acústicos de Midway foram direcionados diretamente para Ford Island.

Em 1984, o primeiro navio do sistema SURTASS, o USNS Stalwart (T-AGOS-1), chegou a Little Creek, Virgínia. O novo navio cabista construído para a rede, o Zeus, foi integrado à frota Caesar. As estações de Antígua, San Nicolas e Point Sur foram desativadas, sendo os sinais de Point Sur encaminhados para Centerville. Em 1985, a NAVFAC Barbers Point fechou as portas e o primeiro arranjo de testes do Sistema Fixo Distribuído (FDS) foi conectado a Brawdy, no País de Gales. O Stalwart realizou sua primeira patrulha operacional e a denominação formal da organização mudou de SOSUS para Sistema Integrado de Vigilância Submarina (IUSS). Em 1987, a NAVFAC Whidbey Island foi inaugurada no estado de Washington para absorver os sinais de Pacific Beach. Em 1991, a estação de Guam foi desativada.

2000 a 2010

O navio USS Impeccable foi comissionado em 2000 como a primeira plataforma a combinar o sonar passivo rebocado SURTASS com um transmissor ativo de baixa frequência (LFA). Em 2003, o Sistema Avançado Implantável (ADS) concluiu os ensaios de arranjos duplos. Novas reorganizações operacionais foram consolidadas: em 2009, a Instalação Marítima Conjunta de St Mawgan, no Reino Unido, teve seus dados redirecionados diretamente para a NOPF de Dam Neck e foi desativada, passando as forças britânicas e norte-americanas a operar em conjunto nas instalações da Virgínia.

Gestão e comandos

O Projeto Caesar foi administrado pelo Gabinete de Navios (BuShips) da Marinha entre 1951 e 1964, abrangendo contratos, apoio industrial com a Bell Labs e escalas de navios. Em 1964, passou para o Gerente Industrial do Comando do Rio Potomac e, em 1965, para o Distrito Naval de Washington. A partir de 1966, a gestão coube ao Comando de Sistemas Eletrônicos Navais (NAVELEX PME-124), mantendo-se na estrutura após a transição, em 1986, para o Comando de Sistemas de Guerra Espacial e Naval (SPAWARSYSCOM PMW 180) e uma transferência de Arlington para San Diego em 1997.

A operação militar das estações ficou sob o comando do Commander, Oceanographic System Atlantic (COMOCEANSYSLANT) a partir de 1954. No Pacífico, o comando COMOCEANSYSPAC foi instituído em 1964. Na estrutura do Gabinete do Chefe de Operações Navais, a Diretoria de Programas de Guerra Antissubmarino (OP-95) foi criada em 1964. Em 1970, ambos os comandos regionais foram elevados à categoria de comandos principais da frota.

Com a entrada em serviço dos sistemas rebocados móveis TASS e SURTASS, a denominação SOSUS foi alterada em 1984 para Sistema Integrado de Vigilância Submarina (IUSS). Em 1990, os oficiais foram autorizados a ostentar o distintivo de qualificação do IUSS. Com a desclassificação pública da missão em 1991, as antigas designações "oceanográficas" foram substituídas oficialmente por "vigilância submarina", tornando-se Commander, Undersea Surveillance Atlantic e Commander, Undersea Surveillance Pacific. Em 1994, os dois comandos foram fundidos sob o comando unificado de Commander, Undersea Surveillance em Dam Neck, na Virgínia, subordinado a partir de 1998 à Força de Submarinos da Frota do Atlântico.

A interpretação visual das frequências nos LOFARgramas constituía o elo vital do sistema. Operadores com treino apurado conseguiam distinguir sinais mecânicos tênues em meio ao ruído de fundo, descobrindo-se inclusive que indivíduos daltônicos apresentavam vantagens na leitura do contraste monocromático das folhas de registro. O rodízio rotineiro de marinheiros por transferências da Marinha prejudicava a retenção dessa perícia; assim, em 1964, propôs-se a criação de uma especialidade exclusiva para o SOSUS, oficializada cinco anos depois como Técnico Oceanográfico (OT). O mesmo benefício não foi estendido ao quadro de oficiais, levando muitos veteranos a migrarem para o serviço civil ou para empresas contratadas.

As primeiras mulheres militares foram destacadas para a estação NAVFAC Eleuthera em 1972, com uma oficial e dez marinheiras praças. Como as atividades do SOSUS ocorriam em bases terrestres e fora dos navios de guerra de primeira linha (nos quais a legislação norte-americana da época ainda proibia o embarque feminino), a especialidade abriu um campo inédito de atuação operacional para as mulheres na linha de frente da Guerra Fria.

Eventos operacionais

Em 1961, o sistema demonstrou sua eficácia estratégica ao rastrear o submarino nuclear de mísseis balísticos USS George Washington durante toda a sua travessia transatlântica inaugural em direção ao Reino Unido. A primeira detecção operacional de um submarino nuclear soviético ocorreu em 6 de julho de 1962, quando a NAVFAC Barbados registrou e reportou o contato n.º 27103, identificando uma embarcação soviética a oeste da Noruega cruzando a brecha GIUK.

Quando o submarino atômico USS Thresher naufragou em 1963, dados acústicos da rede SOSUS auxiliaram na determinação da área do colapso estrutural.

Em 1968, o sistema registrou as primeiras assinaturas acústicas dos submarinos nucleares soviéticos das classes Victor e Charlie, enquanto o primeiro contato com a classe Delta ocorreu em 1974.

Também em 1968, os registros acústicos do SOSUS desempenharam papel determinante na localização dos destroços do submarino nuclear de ataque norte-americano USS Scorpion, desaparecido nas imediações dos Açores em maio daquele ano.

Além disso, gravações de hidrofones de março de 1968 permitiram identificar a implosão e triangular as coordenadas dos destroços do submarino soviético de mísseis balísticos K-129, afundado ao norte do Havaí, viabilizando seu resgate secreto parcial seis anos depois por meio do Projeto Azorian.

Desafios operacionais

O extremo sigilo que envolvia a rede impediu que o sistema recebesse o mesmo apoio institucional que a frota concedia aos armamentos táticos de bordo, a despeito de ter funcionado por mais de quatro décadas como o vetor primário de inteligência para localização de alvos submarinos.

Quando as primeiras estações entraram em operação, inexiste qualquer catálogo prévio com as assinaturas sonoras dos submarinos soviéticos em imersão. Os operadores não dispunham de parâmetros para identificar nos registros os ruídos de esnórquel das embarcações inimigas. A oportunidade surgiu durante a Crise dos Mísseis de Cuba em 1962: o bloqueio naval restringiu o tráfego mercante comercial e reduziu o ruído acústico de fundo no Caribe, permitindo aos analistas isolar sinais incomuns que foram confirmados por sonoboias lançadas de aeronaves de patrulha após avistamentos visuais de mastros de esnórquel soviéticos. A partir de então, os dados coletados pelo SOSUS constituíram a base de dados central de inteligência acústica da Marinha dos EUA.

A separação estrita entre a comunidade de vigilância acústica e o comando dos submarinos nucleares próprios gerou incidentes operacionais. Na força de submarinos norte-americana predominava a suposição de que suas embarcações eram indetectáveis pelo SOSUS, até que exercícios revelaram o contrário e aceleraram programas de silenciamento mecânico. Por sua vez, operadores do SOSUS por vezes captavam submarinos norte-americanos em missões secretas sem prévio aviso, classificando-os como alvos soviéticos. Em 1962 e 1973, submarinos dos EUA em operações confidenciais na base russa de Petropavlovsk-Kamtchatski foram captados pela estação de Adak e reportados como ameaças, sendo desclassificados apenas após a intervenção emergencial de comandos superiores.

Aplicações científicas civis

Parcerias de uso duplo ou alternativo foram firmadas com diversas agências e instituições acadêmicas. O Laboratório de Física Aplicada da Universidade de Washington utilizou o sistema em projetos de tomografia acústica oceânica.

O programa Vents da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional (NOAA), em seu Laboratório Ambiental Marinho do Pacífico (PMEL), obteve acesso ao sistema na Instalação Naval de Processamento Oceânico de Whidbey Island em outubro de 1990 para combinar dados analógicos brutos de hidrofones específicos com sistemas da NOAA, realizando o monitoramento contínuo do nordeste do Oceano Pacífico em busca de atividade sísmica de baixa intensidade e detecção de vulcanismo submarino ao longo das dorsais oceânicas daquela bacia.

Pesquisadores da Woods Hole Oceanographic Institution detectaram e rastrearam ao longo de anos uma baleia solitária com vocalização singular no Oceano Pacífico (a chamada Baleia de 52 hertz).

Os Laboratórios de Pesquisa Aplicada da Universidade do Texas em Austin e diversas outras organizações científicas também têm empregado o sistema para investigações oceanográficas.

Colossus

As pesquisas do Projeto Jezebel desenvolveram um sistema complementar de curto alcance e alta frequência, voltado para cima, empregando transdutores ativos para plotar diretamente embarcações que cruzavam sobre a matriz. O sistema Colossus destinava-se a ser instalado em passagens estreitas e canais marítimos obrigatórios.

Artemis

O Projeto Artemis constituiu um experimento com uma fonte ativa de grande porte. Ele não integrou a cadeia de desenvolvimento do SOSUS. O sistema utilizava torres imensas e componentes volumosos e difíceis de manusear, enquanto o SOSUS fornecia alertas e cobertura mais do que suficientes, de modo que o Artemis não chegou a entrar em operação militar definitiva. A palavra Artemis havia sido empregada como codinome nos primórdios anteriores aos projetos Jezebel, Michael e Caesar como designação ostensiva. Artemis, deusa da caça, identificava aqueles que tinham credenciamento de segurança para ter acesso aos relatórios de Frederick V. Hunt e sua ideia de um sistema passivo semelhante ao SOSUS em maio de 1950. Esse antigo emprego da palavra causou confusões conceituais ocasionais.