Analizar los sonidos que ocurren dentro del océano no es una tarea sencilla. Esta actividad incluso se ha llegado a comparar con la exploración espacial, la diferencia es que en el espacio hay varias compañías y agencias investigando, mientras que el océano es aún una asignatura pendiente y hasta cierto punto desconocida. El trabajo de escucha submarina se concentra actualmente en tres disciplinas: biología marina, geología y geofísica, así como actividad militar.
Para que este tipo de investigación submarina tenga éxito se utilizan los llamados hidrófonos, también conocidos como micrófonos submarinos, que son dispositivos diseñados para captar y localizar fuentes de sonido en el agua, donde su complejidad y su amplia gama de posibilidades hacen que su uso sea clave para diversas tareas. Hoy conoceremos un poco más de ellos y algunas de sus participaciones más importantes.
Hidrófonos: los micrófonos que vigilan el fondo del mar
A grandes rasgos, un hidrófono es un transductor electroacústico que convierte las vibraciones sonoras, presentes en forma de presión dentro de agua, en energía eléctrica, es decir, en espectro audible humano, que son frecuencias que podemos percibir con cierta facilidad para su comprensión y estudio.
La gran diferencia entre un micrófono y un hidrófono, es que el primero está diseñado para capturar las vibraciones sonoras en el aire bajo presiones que rara vez superan una atmósfera (atm), mientras que el segundo se debe adaptar a distintas presiones, ya que de no hacerlo se corre el riego de afectar los sonidos y dañar el dispositivo.
A pesar de que está diseñado para "escuchar" en el agua, existen una gran variedad de hidrófonos con diversos formatos, capacidades y funciones, incluso hay una técnica para fabricar un hidrófono casero a partir de audífonos y un par de micrófonos omnidireccionales, ya que se trata de un dispositivo capaz de realizar una gran cantidad de tareas y funciones.
El hidrófono es considerado un sistema subacuático pasivo de escucha, sin embargo hay algunos que pueden utilizarse también como emisores de ondas sonoras en investigaciones sobre la vida marina, pero la realidad es que son pocas las compañías que fabrican este tipo porque la demanda es mínima y su coste es mucho más elevado.
Muchos de los transductores utilizados en hidrófonos son fabricados principalmente de cerámica y recubiertos de una pared de acero, pero recientemente se utilizan transductores de cristales de cuarzo delgados pegados entre ellos por láminas de acero, con lo que se han logrado obtener frecuencias de resonancia por encima de 150 KHz. A esto se debe sumar una carcasa adecuada para la inmersión, que dependiendo de la profundidad y la presión puede ser de aluminio, plástico e incluso acero o cristal.
Los hidrófonos pueden tener un tamaño que va desde los 30 centímetros hasta los dos metros, con un peso de sólo unos gramos hasta los 40 kilogramos, aquí nuevamente dependerá de la tarea que se desee realizar, ya que unos son para realizar escuchas apenas por debajo de la superficie, mientras que los más avanzados están diseñados para soportar presiones a 20.000 metros de profundidad (aunque hasta el momento sólo han llegado hasta los 11.000 metros). Para sumergirlos se recomienda hacerlo a una velocidad máxima de cinco metros por segundo, esto para garantizar que el hidrófono no se reviente por el cambio de presión.
La parte más compleja es extraer todos los sonidos captados por el hidrófono. Una de las soluciones más recientes es el uso de una memoria flash, pero esto sólo sirve para proyectos donde el dispositivo pasará máximo 30 días sumergido, ya que si estamos ante la creación de una gran red de hidrófonos, entonces la solución más viable es una conexión de fibra óptica que pasa por todos los dispositivos y llega a una central donde se almacena toda la información, por supuesto esta es la solución más costosa y se usa principalmente en organismos gubernamentales y para fines militares.
La capacidad de escucha de cada hidrófono dependerá del diseño, pero los más potentes pueden captar sonidos a un radio que puede llegar hasta 1,3 kilómetros. Su diseño puede ser omnidireccional, usado principalmente para biología marina, o direccional, que no sólo capta sonido sino también determinan la ubicación y distancia de la fuente por medio de triangulación con otros hidrófonos, y sí, como se habrán imaginado su uso es sobre todo para tareas militares.
Otro punto que requiere mucha atención es la instalación del módulo de energía de cada uno de los hidrófonos. Si se trata de un proyecto de una sola vez, éste integrará una batería que otorgará la autonomía necesaria para la duración del proyecto; en caso de que estemos ante una red de escucha submarina se tendrán que apoyar en módulos con baterías de emergencia, ya que la energía proviene de la central de información usando el mismo cableado que el de la fibra óptica.
Ahora conozcamos algunas de sus aplicaciones más importantes.
Geología y geofísica
Gracias a sus capacidades, el hidrófono se ha vuelto una herramienta importantísima en el estudio de la energía y los movimientos sísmicos, ya que es capaz de informar de actividad geológica inusual en el fondo del mar, lo que sirve para alertar a diversas zonas de un posible tsunami e incluso un terremoto.
La Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) tiene instalados varios hidrófonos en zonas estratégicas del océano pacifico, con varios proyectos activos que sirven para llevar un registro de toda la actividad que ocurre en el fondo del mar; esto sirve para proveer datos y pronósticos, así como tener un control de los eventos cíclicos para tratar de prevenir posibles desastres.
En siguiente vídeo podremos escuchar parte de lo que registró un hidrófono colocado cerca de Alaska segundos antes del terremoto de Japón ocurrido en 2011, uno de los más fatales en la historia y que derivó en un gran tsunami. Este hidrófono se ubicaba a aproximadamente 1440 kilómetros del epicentro y por ello pudo registrar gran parte de la actividad geológica cuando el suelo se dilató y comprimió, para posteriormente transformarse en energía sísmica que ascendió en forma de tsunami.
Biología marina
Estudiar el comportamiento de la fauna marina y alertar de posibles cambios que afecten el ecosistema, son una tarea que empieza a cobrar relevancia para los hidrófonos. Aquí se utilizan principalmente dispositivos portátiles pero también se apoyan en redes administradas por la misma NOAA u otros organismos internacionales.
El objetivo es claro, escuchar lo que sucede en el fondo de mar, captar los sonidos de la diversa fauna y determinar su ambiente, participación, e incluso ubicación, esto cuando se trata de especies protegidas las cuales casi siempre se envían a santuarios con el fin de estudiar más a fondo la causa de su potencial desaparición.
Actividades militares
Hemos llegado al inicio de todo. Los primeros hidrófonos fueron fabricados durante la Primera Guerra Mundial por científicos británicos, estadounidenses y francés, con el objetivo de localizar submarinos e icebergs, ya que después del hundimiento del Titanic en 1912 una tarea prioritaria es saber la ubicación de grandes estructuras que pudieran afectar a la navegación.
El hidrófono es al día de hoy una parte esencial de los radares que se utilizan en submarinos y buques de guerra, lo que además derivó en grandes y potentes redes de escucha como la SOSUS, una enorme cadena de puestos de escucha submarina que se reparten en una línea que va desde Groenlandia hasta el Reino Unido pasando por Islandia, conocida como el paso GIUK (Greenland-Iceland-United Kingdom).
La SOSUS fue construida en 1949 y su operación corría a cargo de los Estados Unidos para detectar submarinos soviéticos, además de tener puestos en el paso GIUK, se instalaron otros más en el Océano Atlántico y Pacífico. Con el paso de los años esta red ha pasado por diversas manos, desde compañías privadas hasta instituciones como el MIT. Al día de hoy es operada por la compañía Lockheed Martin Corp. quien la adquirió por más de 100 millones de dólares con el objetivo de ofrecerla para tareas militares y geológicas.
Recientemente surgieron datos de que la India estaba por arrancar con la construcción de una red de escucha submarina similar a la SOSUS, que estaría ubicada en el Océano Índico y tendría como objetivo rastrear las actividades de submarinos chinos. Un punto importante de este proyecto es la participación y apoyo de Estados Unidos y Japón, quienes están asesorando a la India para la construcción de esta red, ya que estos países son los más avanzados en este tipo de desarrollos, además de que están muy interesados en lo que haga China.
Mientras India, Japón y Estados Unidos se unen para contrarrestar las actividades chinas, éste país también está preparando lo que llaman la "Gran Muralla bajo el mar", su propia red de escucha bajo el mar que estará ubicada al sur del país, un punto estratégico donde pasa el 30% del comercio mundial y que servirá para tener un control de lo que hacen otras regiones cerca de su territorio.
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