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 m a i 2 0 0 3 3 Nye utfordringer krever bedre kyst- og havovervåkning Foto: Christian Åslund/Greenpeace)
2 Kyst- og havovervåkning: Koordinering og satsing på ny teknologi vil gi gevinst Norge er en stormakt til sjøs. De norske kyst- og havområdene er syv ganger større enn fastlandet. Skal landet kunne hevde suverenitet her, er det nødvendig med god oversikt. Norge trenger derfor et senter som kan sette sammen all tilgjengelig informasjon og forsyne ulike brukere etter behov. En ny, norsk småsatellitt vil kunne øke observasjonsevnen, spesielt langt til havs. Av forskningssjef Vidar S. Andersen, FFI Legger vi sammen norsk indre farvann, norsk økonomisk sone (NØS), fiskevernsonen rundt Svalbard og fiskerisonen ved Jan Mayen, dreier det seg til sammen om mer enn to millioner kvadratkilometer syv ganger større enn Fastlands-Norge. Dette er formidable sjøområder som Norge har interesser i og ansvar for. Det er mange ulike grunner til at nasjonen Norge har behov for å ha oversikt over situasjonen i kyst- og havområdene. Landet har rent militære oppgaver. Myndighetene skal holde oppsyn med fiskeriene, overvåke trafikk i viktige områder, overvåke miljøforhold, håndheve Schengen-avtalen, drive antiterrorvirksomhet og holde oppsyn med nordområdene, spesielt områdene som omfattes av Svalbard-traktaten. Fragmentert ansvar I dag er ansvaret for disse oppgavene fordelt mellom mange departementer; blant andre Forsvarsdepartementet, Utenriksdepartementet, Justisdepartementet, Fiskeridepartementet og Miljødepartementet. Den store utfordringen er å samordne de mange oppgavene på en god måte. Ofte er det den samme grunnlagsinformasjonen som skal bidra til å dekke de ulike oppgavene. Derfor vil en samordnet løsning være mest rasjonell, og kunne gi store gevinster. Spesielt i områdene langt fra fastlandet er dagens situasjonsoversikt mangelfull. Grunnen er først og fremst at vi i disse områdene ikke er til stede og observerer kontinuerlig. Ny teknologi gjør oss nå i stand til å observere bedre og oftere i slike fjerne havområder. Forsvaret er største kunde Forsvaret er den største brukeren av data innenfor kyst- og havovervåkning. Forsvaret har også de største ressursene til å drive slik overvåkning. Forsvarsministeren har gitt Forsvarssjefen føringer når det gjelder hvilken overvåkning som skal prioriteres. En av Forsvarets viktige oppgaver er å sikre nasjonalt beslutningsgrunnlag gjennom tidsmessig overvåkning og etterretning. Maritim overvåkning er en vesentlig del av denne oppgaven. Ansvaret for maritim overvåkning ligger nå hos Fellesoperativt hovedkvarter ved Stavanger. Tidligere var ansvaret delt mellom forsvarskommandoene i Norges sjøareal. Sjøareal (km 2 ): Norsk indre farvann: 90.126 NØS (midtlinje): 878.575 Fiskevernsone Svalbard: 803.993 Fiskerisone Jan Mayen: 296.611 Territorialgrense Økonomiske soner * Oljeplattform
nord og sør. Etterretning er en oppgave som er tillagt Forsvarets etterretningstjeneste. De aspektene er ikke tatt med her. Skal landet kunne hevde suverenitet, er det nødvendig med god oversikt. Oversikten må kombineres med å være fysisk tilstede når det er påkrevd. Slik plassering er kostbar. Derfor er det viktig at de relativt få fartøy og fly Norge har, er på rett plass til rett tid. Oppgavene stiller ulike krav til informasjon. For eksempel varierer det hvor nøyaktig man trenger å kjenne posisjonen til et fartøy eller et oljeflak. Det er også ulike krav til hvor fersk informasjonen bør være, og hvilken tilleggsinformasjon som er ønskelig. Satellittsporing. Sporing med satellitt baserer seg på en avtale Norge har inngått med EU (og enkelte andre land, blant annet Russland og Island). Avtalen trådte i kraft i januar 2000. Den gjelder primært havgående fiskefartøyer. Fartøyene skal rapportere posisjonen sin med en nøyaktighet på 500 meter annenhver time. 3 Utfordringer og muligheter Overvåkning av store havområder gir betydelige utfordringer. Samtidig gir den teknologiske utviklingen nye muligheter. Generelt er det to problemstillinger som skal håndteres i kyst- og havovervåkning. Det er innsamling av nødvendig informasjon, og sammenstilling og håndtering av den samme informasjonen. I tilknytning til det siste ble det i februar i år på initiativ fra Forsvarsdepartementet, oppnevnt en tverrdepartemental gruppe for å utrede en sivil-militær bildeoppbyggingssentral. I dag foregår bildeoppbygging bare delvis og i forskjellige systemer. Informasjon innhentes på flere vis. Noe informasjon hentes inn ved hjelp av sensorer, andre ved hjelp av menneskelig observasjon på stedet. Noe hentes ved hjelp av egenrapportering. Ulike former for egenrapportering fra fartøyer er billig for myndighetene, fordi utgiftene belastes fartøyene. Det forutsetter imidlertid at aktørene samarbeider og følger regelverket. Derfor må f. eks. Forsvaret selv ha en evne til å oppdage og kontrollere forhold, på samme måte som tollmyndigheter og likningsmyndigheter. Det er gjerne aktører som ikke samarbeider som krever myndighetenes oppmerksomhet! Egenrapportering I dag har vi, eller vil snart få, følgende former for egenrapportering: Anløpsforskriften. Anløp av og seilas i norsk territorialfarvann, av fremmede ikke-militære fartøyer, skal rapporteres på forhånd. Seilingsplan, rapportering ved passering av grunnlinjen og ved passering av spesifikke rapporteringspunkter skal meldes inn. KV Svalbard og det nye enhetshelikopteret. Fartøysbaserte helikoptre med sensorer vil gjøre de nye fregattene og kystvakten betydelig mer kapable i forhold til overvåkning. (Foto: Torgeir Haugaard/FMS) AIS (Automatic Identification System). AIS er egentlig et system som skal forhindre kollisjoner til sjøs. Systemet vil omfatte svært mange nyttefartøyer, selv om militære fartøyer er unntatt. Informasjon om fartøyets identitet, posisjon, kurs, last, bestemmelsessted og lignende sendes over det maritime VHF-båndet, til alle fartøyer i nærheten. Denne informasjonen kan også brukes til å holde oversikt over skipstrafikken. Forholdsvis kort rekkevidde på VHF-sambandet gjør at systemet bare kan brukes langs kysten. Lenger til havs må man derfor bruke andre midler. Rutetabeller. Det eksisterer rutetabeller for fartøyer i regulær trafikk, for eksempel ferger. Sensorer Med sensorer menes kombinasjonen av selve sensoren og den plattformen sensoren er montert på. Eksempler på sensorer er vanlige navigasjonsradarer på fartøyer, varmesøkende kameraer i fly og helikoptre, og satellittbårne radarer. En sensor må bringes i riktig posisjon for å kunne observere det ønskede området. Oversikter over store områder får man gjerne
4 fra sensorer i stor høyde. Ulempen er at avstanden reduserer detaljrikdommen. Langs kysten er det mulig med en kontinuerlig overvåkning med sensorer. Dagens kystradarkjede har langt på vei sikret slik overvåkning. I de fjernere havområdene er kontinuerlig overvåkning ofte umulig, blant annet av økonomiske grunner. Bare i spesielle situasjoner, i begrensede områder, kan slik sensorovervåkning skje fra fartøyer og/eller fly. Ellers foregår regulær havovervåkning ut fra et snapshot -prinsipp. Mulighetene innenfor kystovervåkning og havovervåkning er derfor helt forskjellige. Havovervåkning I maritim overvåkning, spesielt havovervåkning, er det viktig å dekke forholdsvis store områder. Sensorer i stor høyde må derfor være arbeidshestene. På våre breddegrader er det mye dårlig vær. Rutinepreget overvåkning krever derfor sensorer som gir informasjon forholdsvis uavhengig av vær og dagslys. Det er viktig at sensorene er følsomme i radiofrekvensområdet, med andre ord radarer eller passive peilesensorer. Andre sensorer, som optiske, infrarøde eller elektrooptiske, er avhengig av vær- og lysforhold. De kan gi verdifull tilleggsinformasjon når forholdene ligger til rette for det, men vil under andre forhold være verdiløse. Kystovervåkning Langs kysten er det mulig å realisere en kontinuerlig radarovervåkning, slik det til dels er gjort med dagens militære kystradarkjede. Radarenes fysiske plassering bestemmer hvor mange nautiske mil de når ut fra land. Mesteparten av trafikken langs kysten går så pass nær kysten at fartøyene kan dekkes av kystradarkjeden. Sammen med AIS vil en utbygd kystradarkjede gi en god, kontinuerlig oversikt over kysttrafikken. Myndighetenes strengere regler vil tvinge farlig transport lenger ut fra kysten. Det politiske spørsmålet er likevel; hvor langt? Fiskeride- f a k t a Ulike typer sensorer Optisk våtfilmskamera er en passiv sensor som gir bilder med god oppløsning og kvalitet. Men opptakene krever fremkalling for å kunne brukes. De egner seg derfor ikke hvis sann tid er viktig. Slike kameraer kan heller ikke se gjennom skyer eller om natten. Elektro-optisk (EO-) sensor er passiv. Slike sensorer har stadig blitt bedre, billigere, mindre og med høyere oppløsning. Heller ikke de kan se gjennom skyer eller om natten. Med spesielle lavlys/ lysforsterkningskameraer er det mulig med nattobservasjon. En LADAR/LIDAR er en aktiv sensor. Den sender ut lyspulser, med en laserstråle som blir reflektert tilbake til sensoren. Denne kan ikke se gjennom skyer, men fungerer like bra om natten som om dagen. En infrarød (IR-)sensor er vanligvis en passiv sensor som registrerer varmestråling som er usynlig for det menneskelige øyet. IR-sensoren egner seg derfor godt som nattsensor. Det finnes også aktive IR-sensorer som kan belyse et objekt med IR-stråling. Kan ikke se særlig gjennom skyer (noe bedre enn en EO-sensor), men fungerer både om natten og om dagen. En radar er en aktiv sensor som sender ut elektromagnetiske bølger. Radaren registrerer disse bølgene når de eventuelt kommer i retur, etter å ha blitt reflektert fra et objekt. En radar kan ha stor evne til å se gjennom skyer. Den er ikke påvirket av dag/natt. SAR (syntetisk aperture radar) er en aktiv, avbildende radar som gir et stillbilde etter å ha fløyet over et område. I en SAR bruker man en liten, mobil antenne montert på fly eller satellitt til å etterligne en stor, fast posisjonert antenne. Det kreves stor datahukommelse og avansert signalbehandling for å få fram et radarbilde med god oppløsning fra en SAR. En ESM (electronic support measures) er en passiv peilesensor, siden den bare registrerer elektromagnetiske signaler som kommer fra omgivelsene, for eksempel fra andre sambands- og radarsystemer. ESM kan gi retning til kilden. Ved hjelp av triangulering er det mulig å bestemme posisjonen.
partementet har holdt på 12 nautiske mil fra kysten som maksimal avstand, mens blant andre Greenpeace krever at oljetankere skal gå minst 50 nautiske mil ut. Det er fornuftig å flytte farlig transport vekk fra fjæresteinene, men flyttes den så langt ut at den ikke kan observeres kontinuerlig av kystradarkjeden, kan det føre til andre problemer som f. eks. for sen varsling ved havari. 5 Miljøaktivister i aksjon. 2. mai tvang aktivister fra Greenpeace oljetankeren Moscow University lenger vekk fra norskekysten. Kravet er at store oljetankere skal holde seg minst 50 nautiske mil fra kysten. (Foto: Christian Åslund/Greenpeace) Kystradarkjeden I forsvarsbudsjettet for 2003 går det fram at det ikke lenger planlegges med en oppgradering av den såkalte Kystradar Sør. Det må tolkes slik at det ikke er viktig nok med kontinuerlig kystovervåkning i Sør-Norge, sett fra et militært synspunkt alene. Trekker man inn andre forhold, som for eksempel miljøhensyn, kan konklusjonen bli en annen. Kostnadene ved militære radarer er betydelig større enn for de sivile. Grunnen er blant annet at de militære har mer robuste signalegenskaper. Slik skal de kunne motstå en del former for mottiltak, som jamming. Forsvarets forskningsinstitutt har anbefalt at man bør basere seg på sivile radartyper ved framtidige oppgraderinger av kystradarkjeden. I et moderne trusselbilde vil enhver kystradar, uansett type, raskt bli satt fysisk ut av spill i en krigsliknende situasjon. Viser flagget Fartøyene våre gir verdifulle bidrag til den maritime overvåkningen, også fordi man her viser nærvær. Det området et fartøy er i stand til å overvåke, er normalt begrenset av fartøyets egen radarrekkevidde (20-30 nautiske mil). Flere fartøy i samarbeid kan dekke et større område. Metoden blir likevel å anse som punktovervåkning, i forhold til totalområdet. Antallet norske havgående fartøyer (fregatter og kystvaktfartøyer) er begrenset. Fartøyene bruker også forholdsvis lang tid på å forflytte seg i forhold til fly. Fartøybaserte helikoptre med sensorer vil gjøre fartøyene betydelig mer kapable i forhold til overvåkning. Helikoptre har ikke den samme sensorutrustningen som Orion-fly med tanke på overflateovervåkning, men kan gi verdifullt supplement til overflatebildet. Et fortrinn er at de opererer med fartøyet som base. Derfor slipper de lang flytid fra en flystasjon på land. Fartøy og fly har den tilleggsegenskap at de viser flagget mens de utfører en overvåkningsoppgave. Oppgraderte Orion-fly har fått en god sensorutrustning. Ulempen er at antall fly er svært begrenset, og at en del flytid går med til å fly til og fra de aktuelle områdene. Et begrenset antall flytimer gjør det viktig å utnytte flyene best mulig. For eksempel kan informasjon
6 fra høytflygende plattformer, som UAV-er og satellitter, vise områder hvor det er maritim overflateaktivitet. Orion og andre fly kan så dirigeres til disse områdene. Nasjonale løsninger nødvendig Nato vurderer å anskaffe en felles ressurs for overvåking av aktivitet på bakken (NATO AGS, Allied Ground Surveillance). Slike systemer vil ofte ha en betydelig kapasitet for havovervåkning. Det kan ennå ta et tiår før Nato har en slik operativ kapasitet. En slik fellesressurs for overvåking i Nato, vil få en form og et operasjonskonsept som i dag har sin parallell i Natos luftbårne fellessystem for luftovervåkning og kontroll (AWACS). Norge kan ikke regne med å ha ressursen tilgjengelig for nasjonal, rutinemessig overvåkning. Derimot kan den påkalles i krisesituasjoner. Ubemannede fly UAV (Unmanned Aerial Vehicle) er et samlebegrep for alle ubemannede luftfarkoster. Størrelsen kan variere fra vingespenn på førti meter og mer, til de minste - med størrelse som måles i desimeter. Farkostenes evne til å bære med seg instrumentering er tilsvarende forskjellig. For å overvåke store havområder er det nødvendig å fly forholdsvis høyt. UAV-klassene HALE (High Altitude Long Endurance) og MALE+ (Medium Altitude Long Endurance) peker seg ut. Disse UAVene flyr over skydekket og må derfor ha sensorer som ser gjennom skyene. Slike UAV-er kan holde seg i luften i et par døgn sammenhengende. De kan derfor overvåke et forholdsvis stort område tilnærmet kontinuerlig. Fly eller andre typer UAVer, for eksempel de missilliknende, kan raskt fly ut ved behov, for å komme nærmere og identifisere fartøy. SAR-bilde fra Smutthullet. Et utsnitt fra et SAR-bilde tatt av den kanadiske radarsatellitten RADARSAT-1. Bildet er fra Smutthullet i Barentshavet og viser fiskefartøyer langs grensa til norskøkonomisk sone og fiskevernsonen rundt Svalbard. (Foto: Copyright Canadian Space Agency) Rombasert overvåkning Norske havområder ligger langt mot nord. Derfor ligger de gunstig til for rombasert overvåkning. Grunnen er at mange overvåkningssatellitter flyr i såkalt polar bane. Slik flyr de ofte over norske områder. Satellittene flyr gjerne i en høyde på 6-800 km. Sensorer i radiofrekvensområdet (radar, ESM) er nødvendige for å kunne overvåke uavhengig av lys- og skyforhold. Optiske satellitter gir fine bilder når forholdene ligger til rette for det, men kan aldri bli noen arbeidshest i rutinemessig overvåkning. Imidlertid spiller væravhengige sensorer en viktig rolle i miljøovervåkning. En satellitt kan aldri gi kontinuerlig overvåkning av et utvalgt område, men gir snapshots hver gang den passerer over området. For å oppnå en brukbar bildeoppløsning på havoverflaten, ved hjelp av en radar om bord i en satellitt, må man bruke en SAR-radar. Kommersielt tilgjengelige SAR-satellitter har eksistert siden rundt 1990. Norge har kjøpt og brukt bilder både fra ESA-satellittene ERS-1 og ERS-2 og fra den canadiske Radarsat-1. f a k t a Norge først Norge var det første land i verden som tok i bruk sivile, kommersielle radarsatellittbilder i operativ tjeneste. Målet var å oppdage oljesøl. Tjenesten ble utviklet ved FFI. Statens forurensningstilsyn (SFT) brukte tjenesten på 90-tallet, via Tromsø Satellittstasjon. Siden er SFTs bruk blitt mindre. Andre land kjøper imidlertid den samme tjenesten fra Tromsø.
Til nå har sivile radarsatellittene hatt en oppløsning på ti meter eller dårligere. Ett bilde dekker ofte et område på 300 ganger 300 kilometer. På slike bilder synes fartøyer som ikke er for små, ned til havgående fiskefartøyer. Forsvaret har fått et budsjett til innkjøp av bilder for overvåkning av mer fjerntliggende havområdene i nord. Kommersielle radarsatellitter Selv med et ubegrenset budsjett viser planene for fremtidige kommersielle radarsatellitter at vi det kommende tiåret ikke kan oppnå dekning av våre havområder mer enn en til to ganger om dagen, avhengig av breddegrad. Disse radarsatellittene vil få bedre oppløsning (1-2 meter). Dette vil føre til at man kan se flere detaljer på et fartøy. I en slik modus reduseres dekningsområdet. For områdeovervåkning der store dekningsområder er vesentlig, er høyoppløselige modus som oftest lite aktuelle. Bilder må bestilles god tid i forveien. I situasjoner der det for eksempel er behov for et mer høyoppløselig bilde på kort varsel, vil dette av rutinemessige årsaker være umulig. Det kan dessuten hende at satellittoperatøren har andre kunder med samtidige, motstridende behov i forhold til norske myndigheter. Passiv peilesensor FFIs studier viser at det er mulig å lage en småsatellitt med passiv peilesensor. Den kan oppdager fartøyers navigasjonsradar, og stedfester disse med en nøyaktighet på en til to kilometer. Siden det er snakk om en retningspeiling, og satellitten ser mot horisonten, vil nøyaktigheten variere med avstanden. Dette stiller blant annet store krav til kontroll med satellittens pekeretning. Sporbredden til en slik småsatellitt kan være svært stor. Den kan gi gode målinger i minst 750 km bredde. Dette er mye bedre enn dagens kommersielle radarsatellitter. Med slike egenskaper vil man med bare én småsatellitt kunne dekke Nordsjøen fire ganger i døgnet, og opp mot ti ganger i døgnet i Barentshavet. Med en satellitt under norsk kontroll vil det alltid være mulig å styre sensoren mot de prioriterte områdene. 7 Billig og effektiv småsatellitt De kommersielle radarsatellittene er store. Prisene er i multimilliardklassen. Det er derfor ikke realistisk å tenke at Norge vil få egne, nasjonale satellitter av denne typen. Småsatellitter kan man imidlertid lage og skyte opp for et par hundre millioner kroner, noe avhengig av sensorutrustningen. Dette er beløp som kan være overkommelig for Norge. FFI har derfor studert mulighetene for at Norge kan få sine egne satellitter for overvåkningsformål. Den småsatellitten FFI har foreslått, måler for eksempel om lag 50 cm x 50 cm x 70 cm. Satellitten har begrenset evne til å generere strøm med de solcellepanelene som er festet til overflaten. Mangelen på strøm utelukker bruk av radar, som vil trenge mer energi enn det satellitten selv kan lage. FFI har derfor foreslått å bruke en passiv peilesensor. En slik sensor registrerer energien andre sender ut. Peiler skipsradarer. Den FFI-utviklede småsatellitten vil kunne oppdage og gjenkjenne både sivile og militære skip. Den kan avlaste overvåkning med båt og fly. (Illustrasjon: FFI) En småsatellitt vil gi et betydelig bidrag til overvåkningen av områder som i dag er svært sporadisk overvåket. Flere satellitter gir selvsagt enda hyppigere overvåkning. Ved å lage en dual-band peilesensor, hvilket synes mulig, vil man i tillegg peile luftvernradarer. Trenger bedre kontroll Med utvidet aktivitet i Barentshavet, økt antall fiskebåter fra en rekke nasjoner i våre havområder og farlige oljelaste inn i norsk kystfarvann, øker behovet for skjerpet overvåking i disse farvannene. Utfordringene er store og oppgavene mange. I dag er oppgavene løst med varierende, men generelt ganske utilfredsstillende, kvalitet. Det er fullt mulig å forbedre denne situasjonen. Men det krever en nasjonal ambisjon og strategi, kvalitative mål og nødvendige ressurser til å gjennomføre en plan.
FFI-FOKUS nr 3 mai 2003 design FFI - trykk PDC Tangen opplag 2000 ISSN 1503-4402 FFI-FOKUS FFI FOKUS er Forsvarets forskningsinstitutts tidsskrift for forsvarsfaglige emner. Tidsskriftet utgis månedlig, og dekker hele bredden av FFIs forskning - fra forsvarsplanlegging og sikkerhetspolitikk til militærteknologiske forhold. Tidsskriftet er et ledd i instituttets satsning på forskningsformidling. Målgruppen er i tillegg til Forsvaret, vår nasjonale ledelse, industri, mediene, utdanningssteder og samfunnet for øvrig. Målsetningen er å opplyse om, vekke interesse for og skape debatt rundt våre mange forskningsområder. FFIs forskning er direkte knyttet mot Forsvarets viktigste utfordringer, både dagens og fremtidens. I hver enkelt utgave belyser forskere ved instituttet derfor aktuelle og viktige temaer som i særlig grad har betydning for de utfordringer Forsvaret står overfor i årene som kommer. En elektronisk utgave av tidsskriftet legges ut på våre internettsider, ofte sammen med utfyllende rapporter og annet materiale. Har du spørsmål om FFI FOKUS? Ta kontakt med oss via e-post. Paul Narum Administrerende direktør, FFI ARTIKKELFORFATTER Vidar S Andersen (f. 1952) cand real i fysikk fra UiO (1975), ansatt ved Forsvarets forskningsinstitutt siden 1977, forskningssjef ved avdeling elektronikk siden 1996. Ansvaret for blant annet ledelsessystemer og romrelatert forskning. KONTAKTINFORMASJON Forsvarets forskningsinstitutt Postboks 25, 2027 Kjeller E-post: ffi@ffi.no Telefon: 63 80 70 00 Militært nummer 505 70 00 FFIs internettside: http://www.ffi.no E-post til Fokus: fokus@ffi.no