Jak niszczyć i chronić rurociągi podwodne [ANALIZA]

Istnieje bardzo duże prawdopodobieństwo, że za uszkodzeniem obu nitek rurociągów Nord Stream stoi Federacja Rosyjska. Wybuchy podwodne zarejestrowane koło Bornholmu pokazały jednak, że wykrycie przyczyny takiego „potencjalnego ataku" jest bardzo trudne i czasochłonne, a udowodnienie winy komukolwiek jest praktycznie niemożliwe.

Z drugiej jednak strony trzeba wskazać na „pozytywne" skutki uszkodzenia obu rurociągów. Po pierwsze do decydentów wreszcie dotarło, że morski instalacje są podatne na ataki. Dlatego trzeba je umiejętnie chronić i to nie tylko poprzez utajnienie miejsca ich położenia. Po drugie wszyscy zrozumieli, że obiekty przeciwnika znajdujące się na dnie mogą być tak samo ważne, jak krytyczna infrastruktura lądowa. Trzeba więc być przygotowanym do ich niszczenia i to nawet na bardzo chronionych, obcych wodach terytorialnych.

Jak nadzorować i chronić instalacje podwodne?

Od wielu lat uważano, że najlepszą ochroną instalacji podwodnych jest sam fakt położenia ich na dnie morza. Duża głębokość gwarantowała bowiem, że: po pierwsze, było bardzo trudno określić, gdzie np. dany rurociąg został dokładnie umieszczony i po drugie, zawsze można było kontrolować aktywność nawodnych jednostek pływających szukających czegoś na „wrażliwym" akwenie. Wiedziano więc kiedy to, co znajduje się pod wodą może być zagrożone.

Technologie sonarowe i platform bezzałogowych poszły jednak na tyle do przodu, że naturalne bariery związane z głębokością (ciśnienie zwiększające się wraz z głębokością, niska temperatura, zmienne parametry wody oraz całkowita ciemność) przestały istnieć i dno morza można obecnie „mapować" równie dokładnie, jak tereny na lądzie. Co więcej, współczesna, szeroko pojęta robotyka daje również możliwość zdalnego wykonywania bardzo precyzyjnych operacji podwodnych bez potrzeby wykorzystywania płetwonurków i nurków. Można więc głęboko na dnie zarówno coś budować, naprawiać, kontrolować, jak i ... niszczyć.

O tym, że nawet bardzo głębokie akweny stają się „przeźroczyste" dla systemów obserwacji może świadczyć ilość historycznych wraków, jakie są od kilku lat masowo wykrywane na całym świecie. Przestało być bowiem dużą przeszkodą to, że do obserwacji sytuacji podwodnej nie można wykorzystywać precyzyjnych systemów optycznych i radarowych (a więc wykorzystujących fale elektromagnetyczne), ale przede wszystkim systemy hydroakustyczne (a więc wykorzystujące fale mechaniczne).

Oczywiście obszary mórz i oceanów są na tyle rozległe, że nie ma możliwości stworzenia od razu tak dokładnych map, jak w przypadku lądu. Jednak zbadanie konkretnego, wskazanego akwenu nie stanowi już problemu, chociażby przez wykonania swego rodzaju „akustycznych" zdjęć dna z rozdzielczością dochodzącą nawet do kilku centymetrów. Można więc zarówno odszukać konkretną instalację podwodną, jak i nadzorować jej stan techniczny: poprzez zewnętrzną obserwację, systematyczne monitorowanie oraz identyfikowanie nagle pojawiających się anomalii. Takim sygnałem alarmowym może być np. informacja, że koło kabla podwodnego lub rurociągu nagle pojawił się jakiś nieodnotowany wcześniej pakunek, obiekt lub instalacja.

Jest to zresztą obecnie najprostszy sposób nadzorowania i chronienia instalacji podwodnych. Dzięki niemu można uniknąć konieczności budowania specjalnej instalacji ochronnej np. na rurociągach, jej późniejszego utrzymywania, eksploatacji w centrach nadzoru oraz konserwowania. Zastępująca taką stałą instalację okresowa obserwacja może być teoretycznie prowadzona z powierzchni przez załogowe lub bezzałogowe jednostki pływające lub spod wody: z wykorzystaniem zanurzanych sonarów holowanych przez te jednostki, okrętów podwodnych oraz pojazdów podwodnych: zdalnie sterowanych lub autonomicznych.

Okręt podwodny to najstarszy sposób prowadzenia głębokowodnych poszukiwań podwodnych. Jest to jednak środek niezwykle kosztowny oraz trudny do wykorzystania na akwenach niebezpiecznych i mało rozpoznanych (które mogą np. zostać zaminowane). Dodatkowo systemy sonarowe okrętów podwodnych są przeznaczone do zupełnie innych zadań niż tworzenie podwodnych map morskich – i to z dużą dokładnością.

Do tego rodzaju misji o wiele bardzie przydatne są sonary najnowszej generacji – w tym z syntetyczną aperturą SAS (Syntetic Aperture Sonar). Gwarantują one bowiem centymetrową rozdzielczość i obraz porównywalny ze standardową fotografią. Wcześniej dla uzyskania takiej jakości zobrazowania potrzebne były: albo bardzo duże anteny (co nie pozwalało na ich montaż na niewielkich obiektach), albo urządzenia pracujące na bardzo krótkich falach akustycznych (które jednak miały mały zasięg).

Wraz z wprowadzeniem sonarów z syntetyczną aperturą oraz nowoczesnych systemów obliczeniowych sytuacja się zmieniła. Systemy antenowe zmniejszyły się bowiem na tyle, że można je już montować nawet w niewielkich, holowanych opływnikach oraz na bezzałogowych pojazdach podwodnych. Rozdzielczość uzyskiwanego w ten sposób obrazu dna stała się tak duża, że zaczęto wykrywać nieznane wcześniej obiekty podwodne i to nawet na wodach bardzo płytkich – a więc teoretycznie dobrze przebadanych.

Dobrym przykładem takiej sytuacji było znalezienie pod koniec października 2017 r. przez holenderski niszczyciel min HNLMS „Makkum" (typu Tripartite) pozostałości po niemieckim okręcie podwodnym SM „UC-69" (który zatonął 6 grudnia 1917 r.). Szczątki te zostały odnalezione w odległości 8,5 Mm od francuskiego portu Barfleur w Normandii, a więc na wodach terytorialnych Francji - teoretycznie bardzo dobrze znanych.

Nowe technologie są więc ogromną pomocą dla oceanografów, historyków i podwodnych archeologów. Sonary SAS dały jednak również zupełnie nowe możliwości prowadzenia operacji wojskowych i specjalnych. Co więcej, w ich trakcie można wykorzystywać nawet niewielkie jednostki pływające i to dodatkowo działające grupowo.

Rodzaj użytego środka nadzoru zależy tak naprawdę od głębokości, na jakiej znajduje się określona instalacja podwodna. Przy mniejszych głębokościach stosuje się urządzenia zamontowane na nawodnych jednostkach pływających (z antenami umieszczonymi pod kadłubem lub holowanymi). Tego rodzaju system wykrywania pozwolił m.in. polskiej ekspedycji „Santi odnaleźć Orła" wykryć wrak brytyjskiego okrętu podwodnego HMS „Narwhal". Fragmenty brytyjskiej jednostki leżały jednak „tylko" na głębokości 94 metrów.

Zastosowanie podobnych środków nie przyniosło jednak spodziewanego efektu w czasie poszukiwania szczątków argentyńskiego okrętu podwodnego ARA „San Juan", który zaginął 15 listopada 2017 r. Wraku leżącego na głębokości około 800 m nie udało się bowiem wykryć z powierzchni, pomimo że w kilkumiesięcznych poszukiwaniach wzięło udział ponad 4000 osób, 28 jednostek pływających i 9 statków powietrznych z 19 państw.

Szczątki argentyńskiego okrętu podwodnego odszukano dopiero wtedy, gdy do akcji poszukiwawczej włączył się we wrześniu 2018 roku specjalistyczny statek wsparcia przemysłu offshore „Seabed Constructor" firmy Ocean Infinity, wyposażony w bezzałogowe, autonomiczne pojazdy podwodne Hugin firmy Kongsberg Maritime z sonarami wielowiązkowymi i SAS. To właśnie one odszukały szczątki okrętu ARA „San Juan", które później zostały zidentyfikowane przez robota podwodnego.

I nie jest to nic dziwnego, ponieważ w przypadku większych głębokości idealnym środkiem na sprawdzanie dna okazały się być bezzałogowe pojazdy podwodne: i to zarówno autonomiczne, jak i sterowane przewodowo. Ślepą uliczka jak na razie są w tej dziedzinie załogowe pojazdy podwodne (np. batyskafy), ponieważ mają one ograniczoną autonomię przez konieczność posiadania systemu wspierania życia. Są one również bardzo niebezpieczne.

Wad tych nie mają drony, które nie tylko mogą być opuszczane na duże głębokości (poniżej 10000 m), ale mogą również działać przez wiele godzin (Hugin może się poruszać pod wodą z prędkością 3-4 węzły przez ponad 24 godziny). Szczególnie skuteczne okazały się bezzałogowe, autonomiczne podwodne AUV (Autonomous Underwater Vehicles), które są przygotowane do samodzielnego realizowania misji we wskazanym rejonie, co zostało dobitnie potwierdzone właśnie przy poszukiwaniu argentyńskiego okrętu podwodnego ARA „San Juan". Do nadzorowania instalacji podwodnych wystarczy więc jedynie posiadać statki przygotowane do wykorzystywania dronów, z odpowiednim pokładem zadaniowym oraz rampą do ich opuszczania.

Dopełnieniem takiego zestawu są głębokowodne, przewodowo sterowane roboty podwodne ROV (remotely operated underwater vehicle), które służą do ostatecznej identyfikacji wykrytej anomalii (a więc np. nowego i dziwnego obiektu w pobliżu sprawdzanego kabla lub rurociągu) za pomocą kamer i różnego rodzaju manipulatorów. Roboty te mogą wykorzystywać kablolinę doprowadzającą zasilanie, a więc mają teoretycznie nieograniczony czas działania pod wodą. Dodatkowo mogą przekazywać informację na powierzchnię w czasie rzeczywistym, a więc skraca się czas reakcji na wykryte zagrożenie.

Roboty te mają dodatkowo również tą cechę, że mogą służyć zarówno do identyfikacji niebezpieczeństwa, jak i do jego wywoływania. Mogą bowiem dokonać sabotażu, np. poprzez ułożenie w pobliżu lub na instalacji podwodnej odpowiedniego ładunku wybuchowego.

Jak niszczyć instalacje podwodne?

Atak na różnego rodzaju instalacje podwodne może się okazać równie skuteczny jak nalot na dowolną, lądową infrastrukturę krytyczną. Co ważne, może być on jednak przeprowadzony w o wiele bezpieczniejszy sposób, na długo przed wybuchem konfliktu i przy zupełnej bezkarności tego, kto ten atak przeprowadził. Nawet odnalezienie ładunku wybuchowego produkcji rosyjskiej przy rurociągu gazowym lub podwodnym kablu telekomunikacyjnym, nie wskazywałoby bowiem ostatecznie, kto taki ładunek położył (chyba, że by się go złapało na gorącym uczynku).

Sposób przeprowadzenia takiego ataku jest teoretycznie bardzo prosty. Najpierw trzeba zidentyfikować położenie określonej instalacji i to można zrobić całkiem jawnie np. pod pretekstem prowadzenia badań oceanograficznych. To właśnie dlatego Amerykanie mogli tylko nieskutecznie protestować, gdy u ich wybrzeży pojawił się rosyjski okręt badawczy „Jantar" (projektu 22010 typu „Krius") pływając m.in. w miejscach, gdzie na dnie leżały podwodne kable światłowodowe. W przypadku rurociągów Nord Stream na Bałtyku Rosjanie byli w o tyle dobrej sytuacji, że doskonale wiedzieli, gdzie one się znajdują i gdzie najlepiej byłoby je przerwać. Etap poszukiwań można więc było całkowicie pominąć.

Problemem nie jest także samo położenie ładunku, ponieważ można to zrobić bez angażowania nurków oraz załogowych okrętów lub pojazdów podwodnych. Wystarczy mieć bowiem odpowiednio wyposażone drony, które nie tylko dostarczą ładunek niszczący we wskazane miejsce, ale mogą go jeszcze zakamuflować (np. poprzez zaspanie piaskiem). Wbrew pozorom wcale nie muszą być do tego wykorzystywane przewodowo sterowane roboty podwodne, które są wolniejsze i które dodatkowo muszą współpracować ze znajdującym się w tym miejscu okrętem nawodnym. Zarejestrowanie obecności takiej jednostki pływającej na akwenie gdzie później doszło do sabotażu, od razu wskazałoby więc na winowajcę.

By tego uniknąć można wykorzystywać ładunki przenoszone przez torpedopodobne, bezzałogowe pojazdy podwodne, a więc mogące się przemieszczać na stosunkowo duże odległości od okrętu matki (nie będąc ograniczone długością kabloliny jak w przypadku ROV). Tego rodzaju rozwiązanie zastosowali np. Niemcy na dronach przeciwminowych SeaFox. Drony te są tak naprawdę przewodowo sterowanymi ładunkami wybuchowymi, które uderzając w minę mają ją zniszczyć.

Jest to jednak kosztowny sposób działania. Dlatego w przypadku konieczności niszczenia mniejszych obiektów podwodnych można wykonać „tańszy" atak, montując na SeaFoxach tańszą od nich o 85% specjalną nasadkę Cobra, wykonaną z aluminium i tworzyw sztucznych, wypełnioną materiałem wybuchowym, pozostawianą na dnie i następnie zdalnie (lub czasowo) detonowaną. Tak wyposażony dron SeaFox może więc być wykorzystywany wielokrotnie. Nic nie stoi więc na przeszkodzie, by tego rodzaju rozwiązanie zastosować na większych pojazdach AUV (np. typu Hugin lub Remus) działających dłużej i autonomicznie.

I znowu w przypadku Nord Stream Rosjanie byli w o tyle dobrej sytuacji, że nie musieli się kryć z zaminowaniem rurociągu. Mogli to bowiem zrobić już wcześniej podczas jego kładzenia, albo później, w czasie prac konserwacyjnych lub inspekcji. Takiego ładunku wybuchowego praktycznie nie można było wykryć na nadzorowanej przez Rosjan podwodnej instalacji, tym bardziej, że mógł on być wyzwalany czasowo lub za pomocą określonego sygnału akustycznego.

Przygotowując się do tego rodzaju działań i ochrony własnych instalacji podwodnych Polska wcale nie musi startować od zera. Na wyposażeniu Marynarki Wojennej są bowiem zarówno holowane sonary obserwacji bocznej o odpowiednio dużej rozdzielczości (np. Klein 3000) jak i sonary SAS zamontowane na autonomicznych pojazdach podwodnych typu Gavia oraz Hugin (wykorzystywanych do działań przeciwminowych).

Marynarka Wojenna ma również systemy pozwalające na dostarczenie do wskazanej instalacji niszczącego ładunku podwodnego. Przydatne do tego mogą być akustycznie wyzwalane ładunki wybuchowe Toczek, drony kamikaze „Głuptak", jak również przewodowo sterowane roboty podwodne ROV. Na bazie tych doświadczeń można stworzyć system monitorowania i reagowania, który zabezpieczy np. Baltic Pipe przed podobnymi wypadkami, jakie pod koniec września 2022 roku miały miejsce na obu nitkach Nord Streamu.

Jest się zresztą na czym wzorować, ponieważ kontrola stanu technicznego za pomocą dronów AUV jest już czymś zupełnie naturalnym. Już w 2018 roku firma Swire Seabed informowała, że przeprowadziła inspekcję systemów rurociągów podmorskich dla koncernu Equinor, wykorzystując autonomiczny pojazd podwodny Hugin (podobny do tego, jakie wykorzystują polskie okręty przeciwminowe typu Kormoran II). Inspekcje tą przeprowadzono na trzech rurociągach leżących między norweską miejscowością Kollsnes i morską platformą wydobywczą Troll A. W sumie skontrolowano 180 kilometrów rurociągu potrzebując jedynie dwóch zanurzeń AUV.

Jak się okazało jakość danych z systemów autonomicznych była identyczna jak w przypadku standardowych inspekcji (np. za pomocą robotów z kamerami) przy sześciokrotnie szybszym wykonaniu zadania. Podczas prac, działającym pod wodą dronom, towarzyszył niewielki statek, który służył do aktualizacji pozycji bezzałogowca, jak również był wykorzystywany jako retranslator – pomiędzy Huginem i centrum kontroli (zorganizowanym w biurze Swire Seabed w Bergen).

Kontrolą stanu rurociągów podwodnych za pomocą dronów zajmuje się również firma Fugro Survey AUV. Przeprowadziła ona m.in. za pomocą AUV typu Echo Surveyor III (dron Hugin 1000 przystosowany do działania na głębokości większej niż 3000 m) badania podwodne dla koncernu Brunei Shell Petroleum Co. w grudniu 2019 roku.