El vehículo submarino no tripulado (UUV) “Manta Ray”, desarrollado por Northrop Grumman bajo los auspicios de DARPA, representa un avance significativo en la tecnología subacuática.
Este aparato, concebido para ejecutar misiones de larga duración de manera autónoma sin requerir asistencia logística humana, está destinado a afrontar operaciones subacuáticas de alta complejidad, que abarcan desde investigaciones científicas hasta operativos militares estratégicos.
Incorporando un diseño revolucionario inspirado en el pez que lleva su nombre, el Manta Ray se distingue por su capacidad de sumergirse a profundidades que superan las limitaciones de los vehículos sumergibles convencionales. Esta capacidad señala un avance crucial para la exploración autónoma y la vigilancia en las profundidades oceánicas.
Este UUV está específicamente diseñado para fortalecer la seguridad marítima, especialmente en operaciones de guerra antisubmarina, gracias a su adopción de tecnologías avanzadas de propulsión y sigilo.
En otro frente, el 3 de febrero de 2024, casi dos años después del inicio de la incursión militar rusa en Ucrania, la Armada rusa destacó el lanzamiento de su quinto submarino modernizado de misiles balísticos nucleares de la clase Borei-A, desde el astillero Sevmash en Severodvinsk, norte de Rusia.
Se sostiene que esta nueva generación de depredadores submarinos posee una capacidad de sigilo superior en comparación a sus predecesores, gracias a su innovadora propulsión a chorro de bomba, un desarrollo pionero en Rusia.
Los reportes de medios rusos sugieren que esta embarcación es cinco veces más silenciosa que los submarinos más recientes de la clase Akula de propulsión nuclear, y dobla en sigilo a los submarinos de ataque de la clase Virginia de los Estados Unidos.
Con al menos dos unidades adicionales de la clase Borei-A en proceso de fabricación, es evidente que Rusia, a pesar de sus desafíos militares en Ucrania, continúa invirtiendo significativamente en fortalecer y expandir sus capacidades nucleares ofensivas, un elemento en el que el presidente ruso, Vladimir Putin, parece depositar creciente confianza para prevenir la intervención occidental en sus ambiciones militares.
El UUV Manta Ray redefine el combate naval
В США изобрели подводный беспилотник, который может залегать на дно и переносить боеголовки Дрон Manta Ray от Northrop Grumman предназначен для долгих автономных миссий в глубинах океана, куда не может добраться человек. pic.twitter.com/YuxaUHeeYT
— Vladimir Kartsovnik 🇺🇦 (@VovkaKartsovnik) April 18, 2024
Pero la flota submarina rusa pronto podría enfrentarse a un nuevo tipo de amenaza… Uno que acecha a mayor profundidad de lo que cualquiera de sus submarinos puede navegar, hibernando casi sin emisiones electromagnéticas detectables, y capaz de cobrar vida rápidamente y volar por el mar como un depredador exótico combinado con un bombardero sigiloso, enfrentándose a amenazas sumergibles con una variedad de cargas útiles potenciales, antes de anclarse una vez más al lecho marino para acechar una vez más.
El 8 de abril, Northrop Grumman presentó oficialmente su nuevo prototipo de dron de aguas profundas, el vehículo submarino no tripulado (UUV) Manta Ray. Este nuevo dron submarino está diseñado para llevar a cabo operaciones autónomas de larga duración a largas distancias con una necesidad mínima de apoyo humano, según la firma, lo que lo hace especialmente adecuado para una amplia variedad de operaciones científicas submarinas y de combate potencial.
Northrop Grumman describe el nuevo dron Manta Ray como: “Una nueva clase de UUV, es un planeador extra grande que operará misiones submarinas de larga duración, largo alcance y capacidad de carga útil sin necesidad de logística humana in situ”.
Si bien los detalles sobre Manta Ray y su gama completa de capacidades previstas siguen siendo escasos, podemos obtener información sobre los objetivos que informan este esfuerzo a través de los documentos de contratación y los anuncios publicados por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, o DARPA, que conducen a este punto.
Avances en el programa Manta Ray de DARPA
En marzo de 2020, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) adjudicó contratos a Lockheed Martin, Northrop Grumman y Navatek para avanzar en el desarrollo de lo que el gerente del programa Manta Ray, el Dr. Kyle Woerner, ha denominado “un vehículo submarino autónomo capaz de funcionar independientemente, recolectar energía y cumplir con las misiones asignadas”. Para diciembre de 2021, el proyecto se había centrado en Northrop Grumman y Navatek (renombrada como Pacmar Technologies), a quienes se les otorgaron contratos de Fase 2 para la construcción de demostradores tecnológicos a gran escala.
En septiembre de 2023, el prototipo a escala reducida de Manta Ray de Pacmar Technologies inició sus “pruebas de salpicadura”, con el objetivo de evaluar el conjunto de sensores y las capacidades de autonomía críticas para la versión final a gran escala. Concurrentemente, Northrop Grumman lanzó su propio demostrador de tecnología a gran escala, que destaca por su modularidad, facilitando su despliegue en misiones expedicionarias, además de su capacidad para anclarse al lecho marino y entrar en estado de hibernación para conservar energía durante periodos extendidos.
El diseño de la unidad de Northrop Grumman recuerda a su homónimo natural, adoptando la forma de un “planeador marino” semejante a la mantarraya.
Implementación estratégica de UUV para operaciones prolongadas
La motivación detrás del programa Manta Ray, según palabras del Dr. Woerner, es desarrollar un dron de aguas profundas que pueda operar por largos periodos sin requerir apoyo logístico externo. Aunque el enfoque se centra en las operaciones prolongadas en alta mar y en el efecto multiplicador de la fuerza que representa delegar estas tareas a un vehículo no tripulado con mínimos requisitos de mantenimiento.
“Si el proyecto resulta exitoso, esta nueva categoría de UUV proporcionará al comandante en campo una capacidad ampliada sin interrumpir las operaciones navales actuales, manteniéndose independiente de los buques tripulados y de las instalaciones portuarias una vez desplegado”, expuso el Dr. Woerner.
Para reducir al mínimo los requisitos logísticos del dron, los requisitos de DARPA incluyen la implementación de un sistema de gestión energética innovador y técnicas de recolección de energía adaptadas al entorno marino, junto con una serie de sistemas avanzados a bordo diseñados para optimizar desde la propulsión hasta la detección de amenazas. Adicionalmente, Metron Inc. ha sido contratada para desarrollar tecnologías específicas en este aspecto.
Otra característica destacada del programa es la capacidad de operar a profundidades que serían inalcanzables o no rentables para los sumergibles tradicionales de la Armada o los civiles. “Uno de los principales impulsores para orientarnos hacia los vehículos submarinos es su habilidad para alcanzar profundidades a las que los seres humanos y muchos sistemas diseñados para humanos no pueden acceder”, reveló el Dr. Woerner en un episodio del podcast Voices from DARPA en octubre de 2022.
El Dr. Woerner señaló que la elección del nombre Manta Ray subraya el propósito del programa de adoptar tecnologías subacuáticas revolucionarias que se apartan del tradicional diseño torpediforme común en submarinos militares, optando en cambio por formas inspiradas en la eficiente biología marina, como la del imponente y exótico pez mantarraya. Mientras DARPA estaba abierta a diferentes diseños, Northrop Grumman tomó esta inspiración literalmente al conceptualizar su vehículo subacuático.
Potenciación de la autonomía de los UUV
Para comprender el valor que puede ofrecer Manta Ray, es esencial reconocer las limitaciones inherentes a la tecnología actual de submarinos de profundidad. La mayoría de los vehículos submarinos no tripulados (UUVs) de hoy están físicamente atados a embarcaciones en la superficie para recibir energía y soporte operativo. Aquellos que no están atados aún requieren mantener cerca el apoyo (usualmente un barco tripulado en la superficie) ya que estos sistemas generalmente operan solo por horas, o en casos extremos, días.
“Puede optar por seguirlos con un buque nodriza, lo que resulta costoso y requiere mucho tiempo y personal humano —debiendo además proporcionarles mantenimiento y todo lo que esto implica— o buscar una manera de extender su resistencia bajo el mar,” explicó el Dr. Woerner. “Así, parte de este proyecto desde una perspectiva de utilidad militar es reducir la carga sobre estos buques operados por humanos.”
El factor más limitante para los UUVs hoy en día es la capacidad de almacenamiento de energía. Un submersible de gran tamaño requiere una cantidad considerable de energía solo para la propulsión, sin contar los sistemas de control a bordo, suites de sensores y cualquier carga útil potencial. Un área significativa de enfoque para Manta Ray, más allá de diseñar sistemas con requisitos muy bajos de energía, es encontrar formas de extraer energía del entorno operativo del submersible.
“Una de las cosas realmente interesantes sobre los recursos oceánicos es que son persistentes,” explica Kelley Ruehl, ingeniera mecánica de investigación y desarrollo en Sandia National Laboratories, especializada en conversión de energía de olas, o la derivación de energía eléctrica del poder de las corrientes oceánicas y fluviales. Pero Ruehl, quien asesora en el esfuerzo de Manta Ray, menciona que hay varias otras vías potenciales para la producción de energía bajo el mar, como la energía de gradiente de salinidad, que puede obtenerse de diversas maneras como la Electrodialisis Reversa (RED).
RED utiliza una pila de membranas selectivas de cátodo y ánodo alternas que intercambian iones, con los compartimentos entre las membranas alternando entre agua dulce y agua de mar. Las diferencias de salinidad en el agua generan un voltaje a través de las membranas que puede ser capturado y convertido en energía eléctrica.
Innovación en sistemas de energía para UUV
Otra solución explorada por Northrop Grumman, en colaboración con la empresa de energía renovable Seatrec, es la Estación de Vehículos Submarinos No Tripulados (UUV) de Misión Ilimitada, que implica el despliegue de una “cápsula de energía térmica” independiente que genera energía eléctrica aprovechando el “gradiente térmico” del océano, o la mezcla de corrientes cálidas y frías. En efecto, los UUV como Manta Ray pueden utilizar la cápsula de energía térmica como una estación de servicio, reabasteciéndose cada vez que sus reservas a bordo se agotan.
Los conectores aislados entre Manta Ray y la cápsula de energía térmica también facilitan la transferencia de datos a los centros de comando en tierra. Estos datos cargados se envían a pequeños dispositivos que Northrop denomina “burbujas de datos”, que se pueden lanzar desde la cápsula de energía para transmitir información crucial a los centros de comando en otras partes del mundo.
“Una vez liberadas de la estación, estas burbujas ascienden a la superficie y comienzan a usar su antena de comunicaciones satelitales RF para enviar datos a la costa, a un satélite o a un buque”, explicó Brian Theobald, ingeniero jefe del programa Manta Ray en Northrop.