FFI-FOKUS F o r s v a r s f a g l i g t i d s s k r i f t u t g i t t a v F o r s v a r e t s f o r s k n i n g s i n s t i t u t t n o v e m b e r 2 0 0 3 6 Ubåtens nye roller Foto: KNM Utvær
2 Fremtidens ub Bildet av undervannsbåten som en ensom ulv er i ferd med å forandre seg. Den konvensjonelle ubåten kan bli et fleksibelt og nyttig element i det framtidige forsvaret, takket være løsninger som forener ny teknologi med tradisjonelle egenskaper Av forskerne Stig Lødøen og Robert Macdonald, FFI Undervannsbåtens historiske rolle er velkjent. Ubåten har unike egenskaper. Den er meget vanskelige å oppdage. Den har stor utholdenhet, rekkevidde og mobilitet. Den er et effektivt våpen. Ubåten har gjort det mulig for små nasjoner å utfordre større nasjoners herredømme til havs. Den ensomme Konvensjonelle (ikke atomdrevne) undervannsbåter i Norge har i flere tiår vært synonymt med invasjonsforsvar. Ubåten ble oppfattet som den ensomme ulven. Den opererte alene, skjult, og uten samvirke med andre enheter. Ubåtene skulle på egen hånd kunne stoppe en invasjonsstyrke, med tungvektstorpedoer. De nye mulighetene I dag er denne tankegangen forlatt. Undervannsbåter kan i dag egne seg like godt til en rekke andre militære oppgaver. Eksempler er spesialoperasjoner, minekrigføring, etterretningsoperasjoner og angrep mot land. Når det norske Forsvaret nå endrer seg, gis det også nye muligheter til å utnytte ubåtens potensial. Ubåtens unike egenskaper gjør at den kan utføre en rekke nye operasjonstyper, ofte som eneste element. Dette inkluderer operasjoner i et Nettverksbasert Forsvar (NbF). Ubåten kan utstyres med ny og forholdsvis billig teknologi. De norske ubåtene Norge har i dag seks konvensjonelle undervannsbåter, alle av Ula-klassen. Denne ubåtklassen ble bygget i Tyskland på slutten av 1980-tallet. Kravene til Ula-ubåtene gjaldt i stor grad for den kalde krigen. Nå blir Ulaklassen tilpasset andre forsvarskrav. Et viktig Ula klassen. Tre av våre seks Ula-klassen undervannsbåter utenfor kysten av Norge. (Foto: Fotoavdelingen ved Haakonsvern Orlogsstasjon) element er deltakelsen i internasjonale operasjoner. Tilpasningen til disse inkluderer bedre sambandssystemer, som taktisk datalink og satellittkommunikasjon. Tauet antennesonar og kjølesystem er også en del av tilpasningen. Ubåtene er nå inne i et program for oppdatering, som er planlagt gjennomført innen 2010. Bortsett fra tilpasninger til internasjonale operasjoner er det ikke planer om å innføre nye kapasiteter eller oppgraderinger. Ula-klassen skal etter planen fases ut rundt 2020-25. Planlagt tidspunkt for innføring av ny norsk undervannsbåter er rundt 2020. Både tidspunkt og realisering er naturligvis avhengig av resultatene fra pågående og fremtidige militærfaglige utredninger, politisk behandling og beslutning. Forsvaret i endring Utviklingen de siste årene har ført med seg store endringer i sikkerhetspolitiske utfordringer, målsettinger for Forsvaret, prioriteringer når det gjelder Forsvarets oppgaver og
åt i nye roller 3 teknologisk utvikling. Utviklingen har ført til et behov for å transformere Forsvaret, blant annet i retning av et Nettverkbasert Forsvar, større vekt på internasjonale operasjoner og nye operative konsepter. Nettverkbasert Forsvar går i korthet ut på å organisere, utruste og trene Forsvaret slik at man raskest mulig får tilstrekkelig informasjonsbevissthet. Du finner en utdyping om dette emnet og NbF i de to foregående FFI FOKUS 4.03 og 5.03. Utviklingen fører naturligvis også til store endringer og tilpassninger i Nato-sammenheng. Eksempler på dette er Natos endrede strategiske konsept og DCI (Defence Capability Initiative) fra toppmøtet i Washington i april 1999 og PCC (Prague Capabilities Commitment) på toppmøtet i Praha i november 2002. Studiene av ubåtens oppgaver Hvilke endringer og nye løsninger står Forsvaret overfor? Og hvordan vil disse endringene påvirke bruken av ubåter? Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) har sett nærmere på hvilke oppgaver norske undervannsbåter kan påta seg, og hvilke typer operasjoner de kan gjennomføre i fremtiden. FFI har analysert hvilke kapasiteter undervannsbåtene må beholde og hvilke nye det er nødvendig å forberede undervannsbåtene for. Ubåtens tekniske særtrekk Hva er en tradisjonell, konvensjonell undervannsbåt? Framdriften foregår med elektromotorer som blir drevet av blybatterier. Ubåten trenger dieselgeneratorer til å lade batteriene. Generatorene suger ned luft via luftrør/snorkelmast. Eksosen går ut under vann, for å unngå at ubåten blir oppdaget fra overflaten. Undervannsbåten har sensorer som står på utkjørbare hydrauliske master. Typiske sensorer er de optiske, som periskopet, videre har den radar, passiv peilesensor (ESM) og GPS (Global Positioning System). Undervannsbåten har også kommunikasjonsmaster. Tradisjonelle frekvensområder har vært fra VLF (Very Low Frequency) til UHF (Ultra High Frequency). Den beste måten å oppdage ferdsel i og på havet er ved å fange opp (detektere) lyd. Undervannsbåten benytter seg derfor av flere typer lyttesensorer, det vil si sonarer med forskjellige egenskaper. Undervannsbåter er tradisjonelt utstyrt med tungvektstorpedoer. De blir først og fremst brukt mot overflatefartøyer, men også mot andre undervannsbåter. En slik torpedo kan senke store fartøyer. Dette så vi demonstrert ved en våpentest i 2002: KNM Stavanger ble senket av en torpedo fra en Ula-ubåt. Nye oppgaver og roller Primæroppgavene til norske ubåter er i ferd med å endre seg dramatisk, i forhold til hva som gjaldt under den kalde krigen. De nye oppgavene og rollene for undervannsbåtene vil i stor grad være knyttet til internasjonale operasjoner. Oppgavene må derfor sees innenfor rammen av kravene fra våre allierte. De må tilpasses en nettverksbasert struktur. Målsettingen om ikke å bli oppdaget er fremdeles viktig for ubåter. Flere av de nye Torpedoskyting. KNM Stavanger går i luften etter et angrep med tungvektstorpedo fra Ula-klassen. (Foto: Foto: Håkon Bonafede/Vi Menn)
4 oppgavene, samt oppdragenes natur gjør imidlertid at dette ikke lengre er like kritisk i alle situasjoner. Konvensjonelle ubåter vil kunne utgjøre et nisjeelement og løse oppgaver som de større Nato nasjonene ikke er i stand til å løse. Denne typen nisjekapasiteter er etterspurte i Nato sammenheng. De nærliggende oppgavene Hva kan bli de nye, relevante oppgavene for norske undervannsbåter? Blant annet disse: ISTAR (Intelligence Surveillance, Target Acquisition Reconnaissance). Undervannsbåter kan brukes innen hele spekteret fra taktisk til strategisk etterretning. Etterretningen gjøres med sensorer som opererer i akustisk, optisk og elektromagnetisk spektrum. Spesialoperasjoner. Spesialstyrker krever støtte til planlegging, transport, rekognosering, samband, innsetting og tilbaketrekking. I alle disse fasene kan en undervannsbåt brukes. Operasjonene kan gjennomføres skjult, selv langt bak fiendens linjer. Anslag ( Strike -operasjoner). Ubåter kan avfyre en rekke typer missiler fra torpedorørene, mot for eksempel landmål. Bruk av slike våpen gir imidlertid en rekke utfordringer som ikke blir behandlet her. Minekrigføring. Både offensive og defensive operasjoner er mulig. Maritime operasjoner. Dette er tradisjonelle roller som fortsatt finnes. Rollene inkluderer blant annet anti-overflateoperasjoner og antiubåtoperasjoner. En interessant poeng er at ISTAR-rollen sannsynligvis vil utgjøre over halvparten av den totale aktiviteten. Det er også verdt å legge merke til at undervannsbåter vil kunne løse prioriterte oppgaver som spesialoperasjoner, anslag mot land og mineoperasjoner. Mulighetene ligger i summen av de tradisjonelle og unike egenskapene, i innføring av nye våpen og sensorer, og tilpasninger til interoperabilitet og NbF. Operasjoner i Middelhavet Sjøforsvarets deltakelse i Operation Active Endeavour stilte mye større krav til den militære samarbeidsevnen (teknisk og menneskelig) enn tidligere. Kravene til teknologi, reaksjonsevne og logistikk er større enn vi er vant med i nasjonal sammenheng. Ula-klassen har ved flere anledninger deltatt i Active Endeavour. KNM Utvær. I vinterlandskap før avgang til operasjon Activ Erfaringer fra Middelhavet KNM Utvær i Operation Active Endevour representerer bruk av konvensjonell undervannsbåt i en ny rolle. Varighet fra 13. januar til 16. mai 2003, med en besetning på 24, hvorav 18 befal, to vervede og fire menige. Tiden i sjøen var på 83 prosent. Tilbakelagt distanse ca. 10 000 nautiske mil (halvveis rundt jorda). Budsjettert kostnad 6,5 millioner kroner. Oppdrag: Etterretning, rekognosering og overvåking i det østlige Middelhavet.
Erfaringene og resultatene har vært meget gode. 5 Operasjoner som den i Middelhavet viser oss også hvilke kapasiteter som må forbedres på de norske ubåtene. Dette omfatter både sensorer, våpen (effektorer), samband og beslutningsstøtte. Kostnadene for engasjementet til KNM Utvær i Middelhavet kom på til sammen rundt seks millioner kroner. Kostnadene ved å ha en ubåt i internasjonal tjeneste er om lag en tidel av hva en fregatt eller MTB-skvadron koster. Reaksjonstiden for Ula-klassen er på under to døgn. Ubåten vil være fullt operativ ved ankomst til operasjonsområdet. Kun et minimalt logistikkapparat er nødvendig de første tretti døgnene. Sårbarhet kan minskes Undervannsbåter er sårbare på overflaten, og når den eksponerer master over vann. Fly og helikoptre med radar kan oppdage slike master på avstander helt ut til horisonten, selv om mastene er over vannflaten bare en kort stund. e Endevour i Middelhavet. (Foto: KNM Utvær) f a k t a KNM Utvær var underlagt Nato-kommando under størstedelen av deployeringen. I en periode var fartøyet avgitt til såkalt Direct Support, det vil si direkte støtte til andre Nato-enheter i styrken. Overvåking og monitorering var rettet mot blant annet smugling av ulovlig gods, både mennesker som materiell. KNM Utvær alene hadde i perioden flere kontakter med interessante fartøy enn hele overflatestyrken hadde til sammen. Den norske ubåten hadde fordelen av å kunne operere skjult. Fartøyer og rederier som driver ulovlig har en viss mulighet til å ha oversikt over hvor militære overflatestyrker befinner seg. Ubåter er det derimot minimale muligheter til å lokalisere. En konvensjonell ubåt har begrenset tid til manøvrering under vann før den må lade batteriene. Ladingen krever tilførsel av luft gjennom en snorkel til generatorene. Batterienes kapasitet begrenser altså tid og fart under vann. Flere teknologier finnes for å løse dette problemet for konvensjonelle ubåter. Typisk for de beste teknologiene er at de er i stand til å levere strøm til framdrift i perioder opp mot femti dager, med en fart på rundt fem knop. Det skjer uten tilførsel av luft fra overflaten. Kommunikasjon i nettverk Nye, nettverksbaserte strukturer vil åpne for mange nye funksjoner, av den typen vi i dag finner på moderne sivile nettverk som internettet. Eksisterende former for militær kommunikasjon vil bli erstattet av informasjonsutveksling over nettverk. Informasjonsbærerne er mangfoldige. Men hver for seg er de kjent fra før. Det revolusjonerende handler om hvordan informasjonen blir satt sammen, mer enn hver enkelt informasjonsbærer. Informasjonsoverlegenhet I dag vil ubåter delta i fellesoperasjoner med andre ubåter, overflatefartøyer, fly og faste eller mobile landstasjoner. Målet er å etablere
6 et informasjonsnettverk mellom deltakerne i en styrke. Styrkens mål er å etablere og forvalte en informasjonsoverlegenhet. Undervannsbåter deltar som framskutte nettverksnoder under vann. De utnytter sine unike egenskaper til å operere skjult i framskutte områder, for å fore nettverkene med data. Samspillet mellom partene i en internasjonal styrke blir avhengig av innbyrdes evne til interoperabilitet, blant annet kommunikasjon. Premissgiverne for utrusting av enhetene blir i stor grad de Nato-landene som leder slike operasjoner. Sensorsystemer. Oversikt over sensorer på en ubåt. Bildet viser sensorpakken på en Viking klasse ubåt. (Illustrasjon: Kockums AB) Satkom informasjonsbærer Kommunikasjon via satellitter (Satkom) i rommet vil bli den primære informasjonsbæreren. Svært høye datarater er oppnåelig, opp mot 8 Mbit/s. Kapasiteten vil gjøre det mulig å utveksle betydelige datamengder på kort tid. Kommunikasjon er mulig innenfor hele alliansens operasjonsområde, effektivt til 75 grader nord. Norges allierte benytter i stor grad Satkom allerede. Nato har bygget opp en rekke systemer, og de fleste større Nato-nasjoner har egne, nasjonale løsninger. Nasjonalt eierskap og tilgang til slike satellitter blir sett på som strategiske ressurser. Spesielt er Satkom velegnet for direkte tilkobling til alliansens taktiske og strategiske informasjonsnettverk. Allierte krav til Norge Allerede i dag stiller både Nato og USA en rekke krav til at norske fartøy skal ha Satkom. Derfor er det viktig at norske undervannsbåter blir utstyrt med systemer som kan kommunisere med allierte i internasjonale operasjoner. Arver kommunikasjon Eksisterende typer kommunikasjon er mulig å legge over Satkom uten at de dermed endrer innhold. Eksempler på dette er taktiske datalinker, telefonitjenester og lignende. Slike tjenester er en del av arven fra den kalde krigen. De vil ikke forsvinne over natten, selv etter innføring av et Nettverksbasert Forsvar. Hvordan sikre signalene bedre Aktiv kommunikasjon eksponerer ubåten når den sender. Deteksjon og jamming av signalene er uønsket. Det er derfor nødvendig med spesialtilpassinger som vil gi lav visuell profil og lite radarekko. En fiende vil forsøke å oppdage kommunikasjon, og eventuelt jamme den. Avanserte militære satellittsystemer har en rekke mekanismer for å motvirke dette problemet. Signalet kan behandles elektronisk i satellitten. Svært høye frekvenser gjør det mulig å holde radiostrålen mellom satellitten og undervannsbåten svært smal. Sjansen for deteksjon og effektiv jamming blir da mindre. Akustisk kommunikasjon Ved å bruke lyd til kommunikasjon under vann, behøver undervannsbåten ikke å heve antenner over vannflaten. Det er mulig å detektere slik kommunikasjon, med spesielle sensorer. Rekkevidden kan være overraskende stor. Laserkommunikasjon Laser er begrenset til kommunikasjon over korte avstander. Det har vist seg vanskelig å utvikle laser for kommunikasjon over lengre avstander og for mobilt bruk, samtidig med at dataraten opprettholdes. Grunnen er atmosfæriske begrensninger og problemer med å innstille sender og mottaker i riktig posisjon. Bruk av laser gjør det mulig å overføre enorme datarater, uten at en motstander kan oppdage det. Autonome farkoster En selvstyrt ubemannet undervannsfarkost, en såkalt AUV, er liten og robotlignende. Den kan gå steder der det er for risikabelt eller
for grunt for en undervannsbåt. Det er enkelt å tenke seg AUV-en som ubåtens forlengede arm gjerne utstyrt med sensorer og eventuelle våpen. Et eksempel er den norskutviklede AUV-en Hugin. AUV-oppgavene er viktige, for eksempel kartlegging av sjøbunn for navigasjon. Dessuten å finne miner og hindringer. Dette er kritiske oppgaver i allierte amfibieoperasjoner. Slike operasjoner må utføres skjult, for ikke å avsløre tilstedeværelse før angrep. Andre oppgaver for en AUV er skjult rekognosering av havner og gå kloss innpå fartøyer for fotografering. Ubåtens sensorer En viktig sensor er sonaren. Det finnes en rekke typer sonarer, både passive (som bare lytter) og aktive (som sender/mottar signaler). Fartøyet har evnen til å bruke egen sonarer på ethvert dyp. Dette gir fordeler sammenlignet med en sonar på et overflateskip. Sensorer som radar, periskoper (eller optronisk mast) og elektronisk lytteutstyr (ESM) montert på master kalles overflatesensorer og vil som navnet indikerer virke over vann. Alternativt kan de være montert på bøyer. Spesielt optronisk mast/periskoper og ESM er viktige sensorer for ubåtens nye oppgaver. Navigasjon I fremtiden vil en ubåt ha evnen til å utnytte undervannsterrenget taktisk. Undervannsbåten vil bli styrt slik en pilot styrer et fly. Den kan utnytte topografien for å overleve. Spesielt i kystnære farvann er dette en viktig egenskap. Dette vil kreve ny teknologi, blant annet nøyaktige tredimensjonale digitale kartsystemer og nye sensorer. Egne sensorer til navigasjon kan inkludere avanserte ekkolodd, som ved hjelp av flere lydstråler (og laser) kan finne avstand til terrenget rundt undervannsbåten. Våpentyper om bord Undervannsbåten kan ha våpen for å bekjempe fiendtlige undervannsbåter, skip, helikoptre og fly. Den kan legge miner for blokade og gjøre anslag mot mål på land. Våpen avfyres fra torpedorørene. Rørene har internasjonale fysiske mål. De er cirka 7 meter lange og 53 cm brede. De kan avfyre en rekke forskjellige standard våpentyper som torpedoer, missiler og miner. Rørene kan lades på nytt under vann. I moderne undervannsbåter er lasteevnen stor. Fortsetter på baksiden 7 f a k t a Våpen for framtidens ubåt Kryssermissiler kan avfyres under vann og ha svært lang rekkevidde. De kan avfyres mot koordinater sendt til ubåten like før avfyring eller mot medbrakte koordinater. Anslag mot landmål er mulig. Sjømålsmissiler har lang rekkevidde, og brukes mot større skip. Disse missilene bruker radar eller deteksjon av målets varmeutstråling for å treffe optimalt. Moderne torpedoer har rekkevidde på over femti km og fart på over femti knop. De har svært stor slagkraft mot ubåter og skip. De har både aktive og passive sensorer for å finne målet, eller de kan styres av undervannsbåten gjennom en tynn kabel. Det finnes få, om noen, effektive motmidler mot moderne torpedoer. Moderne miner har stor slagkraft og evne til selv å velge mål. De er meget vanskelig å fjerne. Bare trusselen av slike våpen kan få en motstander til å forandre planer. Miner hadde stor effekt i Golf-krigen, hvor de skadet flere amerikanske krigskip. Miner legges fra torpedorørene eller fra egne rammer montert på utsiden av ubåtskroget. Små lette selvforsvarsmissiler mot helikopter, fly og mot punktmål på skip, vil være en viktig fremtidig kapasitet.
FFI-FOKUS nr 6 nov 2003 design FFI - trykk PDC Tangen opplag 4000 ISSN 1503-4402 Fortsetter her... Framtidige muligheter Hvilke nye kapasiteter og egenskaper vil norske undervannsbåter ha i framtiden? Det blir et spørsmål om hvilke enheter/plattformer som operativt er best egnet, og ikke minst blir det en politisk/økonomisk avgjørelse. Fra en teknologisk synsvinkel ser vi hvilket potensial ubåter vil kunne ha i et framtidig, transformert forsvar. For kort å oppsummere: De vil kunne alliansetilpasses og utgjøre et nisjeelement og et komplementært element, samt tilpasses nødvendige krav til interoperabilitet. Ubåtene vil være tilgjengelige, mobile og fleksible og tilpasses et Nettverkbasert Forsvar (både som sensor-, effektor-, og beslutningskomponent). Det er mulig å utvide både sensor- og våpenkapasiteten og utgjøre en reell beslutningskomponent i NbF-sammenheng. Fremtidens undervannsbåt vil kunne være et effektivt norsk bidrag med hensyn til kostnader og operativitet. KONTAKTINFORMASJON Forsvarets forskningsinstitutt Postboks 25, 2027 Kjeller E-post: ffi@ffi.no Telefon: 63 80 70 00 Militært nummer 505 70 00 FFIs internettside: www.ffi.no E-post til Fokus: fokus@ffi.no ARTIKKELFORFATTERE Stig Lødøen (f. 1963) cand. mag. i informatikk (1990) fra UiO, har jobbet med undervannsbåtaktiviteter ved Forsvarets forskningsinstitutt siden 1986. Han jobber primært med kampsystemene på undervannsbåtene. Dette inkluderer blant annet operative vurderinger og kampsystemer sett fra et systemperspektiv. Han jobber nå som forsker og er prosjektleder for prosjektet Oppdatering av Ula-klassen. Ula-klassen skal tilpasses internasjonale operasjoner og vedlikeholdsoppdateres. Robert Helseth Macdonald (f. 1961) er forsker på FFI med doktorgrad innen informatikk. Han har jobbet med kampsystemarkitektur i forbindelse med de fleste større anskaffelsene til Sjøforsvaret siden 1995. Hovedinteressen er militære distribuerte systemer. For tiden arbeider han med studier for å definere framtidens undervannsbåter i internasjonale oppdrag og nettverksbasert krigføring.