UT AV FARLIGE SITUASJONER

Ut av farlige situasjoner

Kampen mot sjøminer er det området der utviklingen av autonome systemer er kommet lengst i det norske Forsvaret.

En fiskebåt er på vei inn i en norsk fjord. I lasterommet er det ikke trål eller fangst, men sjøminer. I ly av nattemørket legger den ut eksplosivene. Et annet sted langs kysten gjør et sivilt fraktskip det samme.

I gamle krigsfilmer ville minene duppet i overflaten. Nå er de smartere. De ligger der nede i dypet og lytter. Venter på propellyden fra et bestemt skip, eller en bestemt magnetisk impuls. Kanskje er de programmert til å slå seg på etter en bestemt tid, eller når et visst antall skip er passert.

En slik operasjon, eller bare en mistanke om at noen har lagt ut miner, vil gjøre viktige områder langs norskekysten utilgjengelige for sivil og militær skipstrafikk fram til minetrusselen er sjekket ut og fjernet.

I dag er det bemannede skip som gjør ryddejobben. Det skal det snart bli en slutt på.

Forskningsleder Morten Nakjem jobber med teknologi for minerydding. Han er overbevist om at framtiden er ubemannet.

Hvordan foregår minerydding i dag?

Når det er mistanke om sjøminer i et område, er det i hovedsak to alternativer: minejakt eller minesveip.

Ved minejakt leter vi etter miner på sjøbunnen med sonar (akustikk). Problemet er at havbunnen ofte er steinete og kupert. 50 prosent av kystområdene i Norge egner seg ikke for minejakt med sonar, fordi vi ikke klarer å skille miner fra steiner på sonarbildene.

Når minejakt ikke fungerer, eller når tiden er knapp, må vi bruke sveip – det vil si at vi kjører gjennom et område med et slep som simulerer fartøyer, slik at minene detonerer.

Å bruke bemannede fartøy med 30-40 personer ombord til en slik jobb, setter menneskeliv i fare.

Sjøminer

* Det finnes 1 million miner på lager rundt om i verden. Noen tusen av disse er forsvunnet. Vi vet ikke hvem som har dem, eller hvor de befinner seg.

* Miner kan legges ut fra strandsonen og ned til noen 1000 meters dyp.

* Vi skiller mellom kontaktminer, som sprenger ved direkte kontakt med skip, og influensminer, som for eksempel reagerer på propellstøy og magnetiske felt. Influensminer programmeres til å detonere når fartøy er innenfor skaderadius. De kan ligge på bunnen, eller flyte på ulike dybder, forankret til bunnen.

* Miner blir stadig smartere. De kan tidsinnstilles og programmeres på mange ulike måter, og kan legges ut fra fly, ubåter og sivile fartøy.

* Internasjonale avtaler tillater bruk av sjøminer i krig.

* Som en del av samarbeidet med USA og NATO har vi forpliktet oss til å holde kysten farbar ved krisesituasjoner.

Slik blir framtiden

I Forsvarets langtidsplan er det lagt opp til at et nytt, ubemannet system for å rydde sjøminer skal være i drift i 2028.

Forskningsleder Morten Nakjem har ansvar for prosjektet ved FFI.

– Med det nye systemet vil et bemannet moderfartøy holde seg utenfor det minefarlige området og sende ubemannede systemer inn for å gjennomføre minejakt og minesveip, forklarer Nakjem.

FFI og Kongsberg-gruppen samarbeider om å utvikle Odin, en selvgående båt, og Hugin, en selvgående ubåt.

Med det nye systemet på plass, vil Odin vil frakte ubåten Hugin inn til det minefarlige området.

Mens Hugin jobber under vann, har Odin på overflaten radiokontakt med båten der mannskapet sitter, samtidig som den har kontakt med Hugin. På den måten blir det større rekkevidde på operasjonen, og mannskapet i moderskipet får bedre oversikt over hvor langt Hugin har kommet i kartleggingen.

Når ubåten er ferdig med å kartlegge havbunnen, vil den komme tilbake med høyoppløselige sonarbilder og fotografier av minelignende objekter. Minene uskadeliggjøres med et engangsvåpen som settes ut fra Odin og fjernstyres av en operatør som sitter på trygg avstand i moderfartøyet. Der vi ikke kan jakte miner med sonar, vil en eller flere Odin-båter sendes inn for å gjøre ubemannede minesveip, slik at minene detonerer.

Hugin settes ut fra forskningsskipet «H. U. Sverdrup II» under et tokt i 2016.

Mens Hugin jobber under vann, har Odin på overflaten radiokontakt med båten der mannskapet sitter, samtidig som den har kontakt med Hugin. På den måten blir det større rekkevidde på operasjonen, og mannskapet i moderskipet får bedre oversikt over hvor langt Hugin har kommet i kartleggingen.

Når ubåten er ferdig med å kartlegge havbunnen, vil den komme tilbake med høyoppløselige sonarbilder og fotografier av minelignende objekter. Minene uskadeliggjøres med et engangsvåpen som settes ut fra Odin og fjernstyres av en operatør som sitter på trygg avstand i moderfartøyet. Der vi ikke kan jakte miner med sonar, vil en eller flere Odin-båter sendes inn for å gjøre ubemannede minesveip, slik at minene detonerer.

Våren 2017 testet Odin kollisjonsunngåelse på egenhånd for alle første gang. Forsker Else Line Malene Ruud var om bord for å sjekke at alt gikk riktig for seg

– Et slikt system er billigere, tryggere, mer fleksibelt og mer effektivt, sier Nakjem.

Minesveiperne vi bruker i dag må ha spesialbygde skrog med liten signatur i vannet, slik at de ikke selv løser ut miner. Kostnaden ved å kjøpe slike spesialfartøy ligger på godt over en milliard kroner, og kjøpsprosessen tar flere år.

– Det er også en fordel at denne teknologien, både de ubemannede båtene og ubåtene, kan brukes sivilt, mener Nakjem.

– Det vil få ned kostandene ved utvikling. Kongsberg har solgt flere ubemannende ubåter til oljeindustrien enn de har solgt til Forsvaret. Systemet er skalerbart fordi man kan hente inn sivile systemer og relativt raskt produsere flere enheter ved en krisesituasjon

– Hvor lang unna er teknologien?

– Mye av teknologien er på plass allerede, men det gjenstår fortsatt mye testing og utviklingsarbeid. Målet er å ha et delsystem på plass innen 2023, og at alt er operativt innen 2028.

Slik fungerer teknologien

Allerede tidlig på 1990-tallet begynte FFI og Kongsberggruppen å utvikle en ubemannet undervannsbåt.

I dag er noen titall Hugin-båter solgt til sivile virksomheter og forsvar i flere land. Hugin brukes blant annet til rørledningsovervåking, der ubåten er programmert til å kjøre langs rørledningen og lete etter ting som ikke skal være der. Den kan også brukes til å lage kart av havbunnen, kartlegge geologi, overvåke miljøet og søke etter personer eller gjenstander.

I dag er noen titall Hugin-båter solgt til sivile virksomheter og forsvar i flere land.

Og Hugin utvikles stadig.

- De versjonene av Hugin som er solgt til nå er ganske «dumme» sammenlignet med det vi mener er mulig å få til. Vi har mange av byggesteinene som trengs, men det gjenstår fortsatt en del arbeid og forskning, forklarer forskningsleder Torstein Sæbø. Han har ansvar for FFIs utvikling av Hugin.

For Forsvaret er målet på sikt er at Hugin skal få beskjed om å lete etter og finne miner i et bestemt område. Så skal den selv planlegge ruten som er mest fornuftig, analysere data underveis og melde tilbake til operasjonssentralen og andre ubemannede fartøy. For å få til dette må den kunne tilpasse seg omgivelsene underveis i oppdraget, og selv kunne oppdage og rette opp feil.

Under en demonstrasjon i Italia i 2013 fikk den foreløpig nyeste versjonen av Hugin beskjed om å kartlegge et område på havbunnen. Den fikk en linje å kjøre etter, så planla den selv resten av ruten. Underveis analyserte Hugin data den fikk inn fra sensorene. Da den hadde kommet fram til hvor det sannsynligvis var miner, laget den en ny toktplan og kjørte tilbake og tok optiske bilder. Etter toktet hadde Hugin med seg både sonardata og optiske bilder.

– Det den mest framtidsrettede demonstrasjonen vi har hatt til nå, sier Sæbø.

Hugin er utstyrt med flere typer sensorer blant annet en spesiell type sonar - SAS (synthetic aperture sonar), som er utviklet i samarbeid med Kongsberg Maritime.

Teknologien i Hugin gjør at vi kan jakte etter miner i større områder enn vi kan med dagens spesialfartøy med skrogmontert sonar.

HUGIN AUV samlet inn disse dataene i en passering. Det er HISAS 1030 syntetisk aperture sonar som har laget dette bildet. Det du ser som rødt og orange over vraket er en fiskestim som passerer over styrehuset.

Oljetankeren Holmengraa som ble senket under WWII
•      1500 dwt
•      Sunk in 1944
•      68m long
•      9m wide
•      7.5m elevation (pipe)
•      77m depth

– Hva er så spesielt med SAS-sensoren som sitter på Hugin?

– SAS er den eneste sensoren som kan behandle store områder og få bilder med høy oppløsning. Høyfrekvente lyder går kort vei under vann. For å ha bølger som går langt, trenger du en stor sonar, men en så stor sonar er det ikke plass til på Hugin. Det løser vi ved noe som heter Syntetisk aperture sonar (SAS). Hugin kjører sakt mens den sender ut flere ulike lydpulser. Den tar flere overlappende bilder basert på ekkoet lydbølgene sender tilbake. Disse settes sammen til høyoppløselige bilder av omgivelsene. Programvaren som setter sammen bildene er utviklet her ved FFI. 

– Hvorfor er dette så komplisert?

– Lydhastigheten i vann varierer med temperatur, så du må vite temperaturen på sjøen rundt ubåten. Man må også ta hensyn til at båten flytter på seg når dataene skal settes sammen til et bilde. Det er ekstremt utfordrende. Du må vite nøyaktig hvor du var innenfor et par millimeter da lydpulsen ble sendt ut. Det krever nøyaktig navigering. Under vann er det ikke mulig å navigere etter GPS. Hugin setter sammen informasjon fra mange sensorer for å regne ut sin egen posisjon og hastighet. Ubåten bruker blant annet info fra sonaren til å navigere.

– Men når den har dannet seg et bilde, hvordan kjenner den igjen miner?

– Den kjenner igjen former som samsvarer med miner. Vi har vist Hugin hvordan miner ser ut, en slags maskinlæring. Den bommer hele tiden, men det gjør også mennesker. Hugin kan gjøre dette raskere og bedre enn vi får til med dagens skip og metoder.

–Hvordan?

– I dag må du sende ut en båt for å samle inn data, disse skal så bearbeides og analyseres av mennesker, før mannskapet må planlegge et nytt tokt og legge opp en manuell rute for å fotografere de mineliknende gjenstandene. I framtiden kan alt dette skje autonomt, på ett tokt med Hugin. Farkosten må hele tiden vurdere om den får gode nok bilder, eller om det må kjøre tilbake for å få nye bilder. Hugin må også kunne vurdere hvor utfordrende terrenget var, og hvor sannsynlig det er at den har funnet alle minene.