Trên các đại dương, nguy cơ hàng đầu đe dọa các mục tiêu ven biển và hải đảo, các cụm chiến hạm nổi và các đoàn tàu vận tải chính là tàu ngầm. Đối với các quốc gia sở hữu vũ khí hạt nhân, tàu ngầm còn là phương tiện mang bí mật và hiệu quả các tên lửa đạn đạo đầu đạn hạt nhân, có thể bất ngờ tấn công vào các mục tiêu chiến lược nằm sâu trong nội địa.
Từ lâu, Mỹ là nước duy nhất đã triển khai một hệ thống chống ngầm hiệu quả nhằm ngăn chặn các đòn tấn công tiềm năng từ tàu ngầm hạt nhân và thông thường của Nga (Liên xô trước đây) và Trung Quốc. Cả hai nước này đều sở hữu nhiều tàu ngầm nguyên tử mang tên lửa hạt nhân và các tàu ngầm thông thường, có thể tấn công tiêu diệt các cụm tàu sân bay tân công chủ lực của Mỹ, đang thống trị đại dương.
Nhiệm vụ bám sát, theo dõi các tàu ngầm của Liên xô trước đây, Nga và Trung Quốc hiện này có ý nghĩa quan trọng hàng đầu đối với hải quân Mỹ, không chỉ bảo vệ riêng nước Mỹ mà còn có ý nghĩa hỗ trợ các đồng minh và đối tác trên các vùng nước, đặc biệt là biển Đông, nơi có những tranh chấp biển đảo đe dọa lợi ích quốc gia của Mỹ cũng như của các nước đồng minh. Chính vì vậy, hệ thống chống ngầm của Mỹ, phát triển từ thời chiến tranh Lạnh tiếp tục được hiện đại hóa và theo dõi chặt chẽ các tàu ngầm của Trung Quốc.
Hệ thống giám sát biển sâu toàn cầu IUSS
Đóng vai trò quan trọng trong hệ thống chống ngầm toàn cầu là hệ thống giám sát dưới đáy biển IUSS (Integrated Undersea Surveillace System). Cơ sở căn bản của hệ thống này là các hệ thống thứ cấp sonar thụ động và trang thiết bị phụ trợ, trong đó đóng vai trò then chốt là hệ thống trinh sát và giám sát dưới nước SOSUS (Sound Surveillace Undersea System).
Hệ thống giám sát, kiểm soát đáy biển chống ngầm IUSS năm 2010
Khởi điểm ban đầu, Mỹ đã xây dựng một chuỗi các đài sonar thụ động ven bờ biển Đại Tây Dương của quốc gia này, sau đó là dọc theo bờ biển Thái Bình Dương của Mỹ và cuối cùng, trên cơ sở các căn cứ quân sự ở nước ngoài, hình thành một mạng nhện chuỗi các trạm sonar thụ động trên hầu hết tất cả các vùng nước của địa cầu. Chỉ trên vùng nước Tây bán cầu, Mỹ đã kiểm soát ¾ tất cả các vùng biển. Tổng số các chuỗi sonar thụ động được lắp đặt không dưới 22 hệ thống.
Mỗi một đài sonar thụ động SOSUS có 3 thành phần cơ bản, đầu thu anten sonar thụ động, cáp mạng, các trạm thu thập và xử lý thông tin thủy âm. Cấu trúc của anten thu sonar thụ động là những đường cáp dài gắn với microphone thủy âm, được hạ đặt trực tiếp trên đáy biển, trong những vùng nước nông được chôn trong các rãnh để bảo vệ thiết bị tránh bị sự phá hoại của các phương tiện đường thủy và các loài động vật biển.
Hệ thống SOSUS hiện đại USNS
Các trạm thu thập thông tin của hệ thống chuỗi sonar thụ động thu thập các thông tin nhận được và thực hiện phân tích, xử lý thông tin. Để giải quyết nhiệm vụ kinh khủng này, các trạm được trang bị các hệ thống máy tính siêu mạnh, bao gồm cả bộ vi xử lý đặc biệt âm thanh, phương tiện hiển thị âm thanh, cụm máy chủ lưu trữ dữ liệu.
Để chọn một tín hiệu yếu để nền tiếng ồn âm thanh sử dụng các phương pháp xử lý tương quan trên cơ sở các phần mềm so sánh tính tương đồng.
Nhờ phương pháp này, hệ thống có thể phát hiện được âm thanh của mục tiêu, đang ở vị trí cách hàng trăm km so với vị trí anten sonar. Sự hiện diện của dải tần số các nguồn phát xạ tiếng ồn riêng biệt của các loại tàu ngầm điển hình thuộc các dự án khác nhau cho phép phân loại được các mục tiêu đã phát hiện.
Nếu như các thông tin mục tiêu mà trạm thu được từ hai hoặc nhiều hơn anten, điều đó cho phép có thể xác định được vị trí của của mục tiêu nếu lần theo dấu vết của nguồn phát xạ âm thanh từ các hướng khác nhau và dự kiến giao điểm của vị trí bức xạ. Diện tích khu vực nghi ngờ có tàu ngầm, được phát hiện trên khoảng cách vài trăm km có thể lên đến vài nghìn km vuông.
Kết quả thu thập và xử lý thông tin nhận được từ các chuỗi sonar thụ động của hệ thống SOSUS, theo thời gian thực được chuyển tải bằng đường cáp quang, vô tuyến và truyền thông vệ tinh về các trung tâm chỉ huy và các sở chỉ huy, kiểm soát, điều hành lực lượng chống ngầm trong khu vực.
Những thông tin về khu vực khả năng có tàu ngầm đối phương cơ động được sử dụng để dẫn đường các máy bay chống ngầm, các tàu ngầm hạt nhân đa nhiệm và các chiến hạm nổi chống ngầm. Những phương tiện này sẽ thiết lập liên kết với mục tiêu và theo dõi, đeo bám tàu ngầm đối phương và sẵn sàng tiêu diệt mục tiêu bằng các loại vũ khí chống ngầm được trang bị trong tình huống cần thiết.
Một trong những nhược điểm chính của hệ thống cố định SOSUS, đó là không có khả năng phản ứng nhanh trước sự thay đổi của tình huống. Ví dụ tàu ngầm bất ngờ cơ động, thay đổi độ sâu, sử dụng tình huống ngụy trang…Mỹ đã thiết kế một hệ thống sonar giám sát tầm xa trên cơ sở một hạm tàu theo dõi đặc biệt – đôi khi được ngụy trang dưới dạng tàu thăm dò nghiên cứu khoa học biển với hệ thống boong tàu được thiết kế đặc biệt trong hệ thống SURTASS (Surface Towed Array Surveillance System).
Mục đích chủ chốt của các tàu giám sát đáy biển này là tuần tra, giám sát các khu vực không có hệ thống SOSUS, hoặc hệ thống SOSUS không đủ hiệu quả.
Hệ thống SURTASS bao gồm các thành phần cố định trên bờ biển và các thành phần cơ động trên biển là các tàu tuần tra giám sát đáy biển.
Thành phần cơ động trên biển là các tàu sonar tuần tra trinh sát và giám sát biển lớp Stallworth. Tàu có lượng giãn nước 2262 tấn, chiều dài 68,3 m, chiều rộng 13,1 m, ngấn nước 4,5 m. Trạm nguồn là động cơ diesel điện ( 4 máy phát điện diesel công suất 3200 sức ngựa và 2 động cơ điện 1600 sức ngựa), tầm xa hoạt động: 4000 hải lý với tốc độ 11 hải lý/h và 6450 hải lý với tốc độ 3 hải lý/giờ. Thủy thủ đoàn 33 người, có 9 sĩ quan.
Tàu tuần biển và giám sát đáy biển chống ngầm USNS Stallworth
Hệ thống điện tử của tàu là tổ hợp sonar AN/UQQ-2, trong đó có một anten thủy âm mềm dài 2614 m, được kéo theo bằng một sợi cáp dài 1829 m trên độ sâu từ 150-460 m, nhằm thu thập tín hiệu thủy âm. Hệ thống máy tính trên boong tàu với 5 bộ vi xử lý loại AN/UYK-20 và một bộ vi xử lý âm thanh AN/UYS-1.
Thiết bị anten và và thiết bị truyền phát tín hiệu tần số thấp AN / WQT-2 thu thập các tín hiệu thủy âm và được tiền xử lý trên tàu, sau đó thông qua các kênh thông tin liên lạc vệ tinh bằng thiết bị truyền phát sóng cao tần AN / WCS-6 chuyển về đất liền tiếp tục xử lý và hiển thị hình ảnh âm thanh. Tổng cộng có 18 chiếc tàu lớp "Stallworth" được đóng và đưa vào sử dụng trước năm 1990.
Vào đầu những năm 1990x, Mỹ đã biên chế tàu tuần tiễu, giám sát và trinh sát chống ngầm hai thân catamaran type lớp Victorious. Tàu có lượng giãn nước 3396 tấn, chiều dài 71,5 m, chiều rộng 28,5 m và ngấn nước 7,5 m. Trạm nguồn là 4 động cơ diesel công suất 5440 sức ngựa và hai động cơ điện 3200 mã lực. Tốc độ cực đại khoảng 16 hải lý, tốc độ công tác 3 hải lý; thủy thủ đoàn 34 người.
Tàu tuần biển và trinh sát chống ngầm USNS Victorious
Nhờ diện tích mặt bằng và mức ngấn nước gia tăng, các tàu lớp Victorious có được những tính năng hải hành cao và thực hiện các nhiệm vụ trinh sát thủy âm trên vùng biển phía bắc bán cầu trong điều kiện thời tiết phức tạp.
Khi thiết kế tàu này, các kỹ sư tăng cường và hoàn thiện đáng kể hệ thống sonar trên tàu do lắp đặt thêm anten thủy âm tần số thấp LFA và bộ xử lý âm thanh của thế hệ mới AN / UYS-2, cho phép có thể phát hiện tàu ngầm trong vùng nước nông. Đến giữa năm 1993, Hải quân Mỹ đã đóng 4 tàu lớp "Victorious ".
Những chiếc tàu tiếp theo của hệ thống SURTASS là lớp tàu Impeccable, phiên bản nâng cấp của lớp tàu Victorious. Tàu có lượng giãn nước - 5370 tấn, chiều dài khoảng 85,8 m, chiều rộng 29,2 m, ngấn nước 7,9 m; Động cơ trạm nguồn là 3 máy phát điện diesel có công suất 5,4 МW và hai động cơ điện 5000 sức ngựa. Tầm xa hoạt động khoảng 3000 hải lý với tốc độ 12 hải lý/giờ, thủy thủ đoàn 45 người.
Tàu tuần biển và trinh sát chống ngầm USNS Impeccable
Hệ thống sonar trên tàu tương tự như hệ thống sonar của USNS Victorious nhưng ngoài thiết bị truyền phát sóng cao tần vệ tinh AN/WSC-6, trên tàu còn được lắp đặt thiết bị truyền phát AN/WSC-3(V)3.
Đầu những năm 90 x, lực lượng Hải quân Nga bắt đầu xuất hiện ít hơn trên biển. Tình huống này dẫn đến việc cắt giảm ngân sách của chương trình SOSUS и SURTASS, nhưng Bộ Quốc phòng Mỹ thực hiện thành công một số bước để giải quyết các vấn đề tài chính, cụ thể là chuyển đổi mục đích khai thác sử dụng: quan sát hải dương học, kiểm soát các nguồn tài nguyên sinh học, theo dõi địa chấn trên đại dương, tham gia vào hoạt động kiểm soát tàu thuyền trên các hành lang thương mại và các hoạt động khác. Chính vì vậy đã giữ được các nhân viên có trình độ và duy trì hệ thống SURTASS và SOSUS trong tình trạng hoạt động ổn định.
Hơn thế nữa, Hải quân Mỹ phát triển hai hệ thống chống ngầm độc lập - FDS (Fixed Distribution System) và ADS (Advanced Deployable System) theo chương trình DDS (Distributed Surveillance Systems).
FDS là hệ thống trinh sát, kiểm soát và giám sát chống ngầm cố định sử dụng sonar thụ động triển khai nhanh để yểm trợ các lực lượng Mỹ, hoạt động trên vùng nước các khu vực khủng hoảng. Trong quá trình thực hiện dự án FDS sử dụng rất nhiều công nghệ sợi quang. Điều này cho phép tạo ra các microphone thủy âm rất nhạy đồng thời các cáp có khả năng truyền âm cao và ổn định.
Sự phát triển tiếp theo của thành phần trên bờ biển, hệ thống FDS liên quan đến việc ứng dụng các thành tựu mới nhất của công nghệ thông tin, máy tính hiện đại và số hóa chương trình xử lý thủy âm.
Yếu tố then chốt trong trường hợp này là sử dụng biểu đồ đa chùm tia, cho phép hình thành mô hình 3 chiều bức xạ âm thanh. Tiến bộ này đã giảm đi độ khó trong việc xác định tọa độ và những yếu tố của chuyển động mục tiêu, phân loại được các tàu ngầm khác nhau. Điểm đặc trưng là nếu so với hệ thống SOSUS, phải triển khai dày đặc các anten thu thủy âm.
Hệ thống ADS cũng được phát triển từ các kết quả thành công của FDS. Trong hệ thống anten có anten thủy âm, cảm biến phi thủy âm để phát hiện tàu ngầm. Do đặc điểm đặc trưng là triển khai nhanh, bí mật trong khu vực đang xảy ra xung đột, hệ thống này liên kết chặt trẽ với các chiến hạm nổi và tàu ngầm Mỹ, máy bay chống ngầm. Thời gian khai thác sử dụng hệ thống nằm trong khoảng từ 30 ngày đến 5 năm.
Những hệ thống cơ động, triển khai nhanh và bí mật này cho phép bảo vệ các chiến hạm, các mục tiêu chiến lược trước tàu ngầm, tránh được các cuộc tấn công từ tàu ngầm vào các mục tiêu cần bảo vệ của Mỹ khắp mọi nơi trên địa cầu, dù là vùng Vịnh hay Biển Đông.
Các thành phần SOSUS và SURTASS đang được phát triển trong khuôn khổ chương trình SDS (Surveillance Direction System). Theo chương SDS, Mỹ sẽ sản xuất các trang thiết bị đồng bộ, số hóa cho các trung tâm xử lý thông tin chống ngầm từ tất cả các kênh của những hệ thống thứ cấp thuộc hệ thống trung ương IUSS, phương pháp này rẻ hơn và mang lại hiệu quả cao hơn so với trước đây.
Từ nhưng thông tìn trinh sát, tình báo có được về tàu ngầm đối phương trên một khu vực cụ thể mà hệ thống IUSS cung cấp, các lực lượng chống ngầm hải quân Mỹ trên biển, sử dụng máy bay chống ngầm P-3 Orion, trực thăng chống ngầm có thể tìm kiếm và phát hiện tàu ngầm đối phương, đeo bám và theo dõi chặt chẽ mọi hoạt động, sẵn sàng phản ứng kịp thời trong tình huống khẩn cấp.
Xem tiếp hoạt động tác chiến của P3-Orion
