Как оптоволоконные кабели помогают отслеживать российские диверсии под водой

В штормовой осенний день, в 22 километрах от польского побережья Балтийского моря, на глубине 40 метров движется российский морской дрон. Его миссия секретна, но местоположение уже известно: штаб-квартира НАТО "CTF Baltic" в Ростоке отслеживает его. Дрон идентифицировали, включая его конструкцию и оснащение, используя инфраструктуру, изначально не предназначенную для военной разведки.

Хотя это вымышленный сценарий, над ним активно работают оборонная промышленность и военные. Дно Балтийского моря пронизано кабелями. Помимо передачи интернет-данных, оптоволоконные линии служат неожиданным образом: они действуют как датчики, фиксируя происходящее вокруг. Для науки они открывают окно в глубоководный мир, для военных – инструмент наблюдения. Эти две функции неразделимы.

"Интеррогаторы" регистрируют каждое колебание в море

Технология называется "Распределённое акустическое зондирование" (DAS). Она основана на том, что незначительные колебания температуры, давления, а также сейсмические и акустические вибрации меняют распространение света в оптоволокне и его частичное отражение. В конечных точках кабельных трасс установлены незаметные металлические блоки — так называемые интеррогаторы. Они тщательно фиксируют и протоколируют изменения световых сигналов.

Для учёных из Потсдамского Центра геофизических исследований имени Гельмгольца (GFZ) DAS – это уже рутина. Они экспериментируют с более мощным вариантом оптоволоконной сенсорики: так называемыми SMART-кабелями ("Научный мониторинг и надёжные телекоммуникации"). В них не само оптоволокно служит измерительным инструментом, а специальные датчики давления, температуры и движения, расположенные вдоль кабеля каждые 20-30 километров.

Пока мониторинг только в прибрежных водах

SMART-кабели дают более точные данные, чем DAS, и обходят его основную слабость: DAS анализирует световые сигналы только до первого ретранслятора, который находится в 60-100 километрах от точки измерения. Этого достаточно для исследования и мониторинга прибрежных вод или закрытых акваторий, таких как Балтийское море. Однако Шарлотта Кравчик, директор отдела геофизики GFZ, стремится изучать глубоководные районы океана. "Они совершенно недоизучены", – говорит она. Постоянные измерения там важны для сбора данных для климатических и гидродинамических моделей.

Исследовательский проект "SAFAtor" стоимостью 30 миллионов евро призван заполнить этот пробел. Кравчик и её коллеги сейчас тестируют SMART-датчики в нескольких геофизически и сейсмологически значимых регионах: у Сицилии, Стамбула и побережья Чили.

Но у SMART-датчиков есть недостаток по сравнению с DAS: их нельзя установить на существующие оптоволоконные кабели. Технология применима только там, где прокладывают новые кабели. Однако, как отмечает Кравчик, некоторые старые кабельные линии скоро будут заменены. "Нам нужно использовать момент, когда операторы телекоммуникационных кабелей планируют замену или дополнение недостающих участков", – говорит она. Идея учёных: подключиться к коммерческому проекту и модернизировать запланированную прокладку кабеля до версии SMART за счёт исследовательских средств.

Обнаружение подводных дронов-саботажников

Юрген Скрабак, руководитель отдела "Морская область" в Европейском оборонном агентстве (EDA), не скрывает военно-политического значения оптоволоконной сенсорики. Агентство постоянно занимается сбором данных с помощью DAS, а более мощный вариант также интересует военных. "Мы активно работаем над SMART-кабелями", – объясняет Скрабак. В ноябре в рамках проекта "Защита критической подводной инфраструктуры" агентство планирует демонстрационное мероприятие. На нём промышленные консорциумы, использующие SMART-кабели, покажут, как с их помощью защищать критическую инфраструктуру, отмечает Скрабак.

По сути, речь идёт об обнаружении и отслеживании подводных дронов, выполняющих диверсионные миссии, как в упомянутом вымышленном сценарии. Или о выявлении судов, тайно обрезающих коммуникационные кабели или трубопроводы своими якорями. Скрабак, будучи офицером и практиком, сдержан в оценке технологии: "Пока я сам не увижу, не поверю промышленности, что это работает".

Опасения по поводу ложных тревог

В теории потенциал технологии SMART огромен. По словам Скрабака, уже существуют датчики, способные обнаруживать взрывчатые вещества под водой. Но на практике остаются препятствия. Сенсорные системы генерируют огромные объёмы данных, большая часть которых — шум. Интересные сигналы можно выделить с помощью искусственного интеллекта, но ИИ требует сложного обучения и значительных вычислительных мощностей для работы. Пока неясно, насколько затраты соотносятся с пользой.

"Подводный мир – это самое сложное, что только можно себе представить", – говорит Скрабак. Модель ИИ, обученная в одном месте, может не работать в другом. Одно лишь изменение солёности из-за морских течений способно нарушить работу системы предупреждения. "Мы очень скептически относимся к тому, что это не вызовет множество ложных тревог", – заключает он.

Могут ли кабели определять местоположение атомных подводных лодок?

Йонас Франкен из Дармштадтского технического университета, возглавляющий кафедру науки и технологий для мира и безопасности, скептически относится к, возможно, самому спекулятивному военному аспекту оптоволоконных датчиков. Если бы их когда-нибудь повсеместно проложили в мировом океане, могли бы они помочь определить местоположение атомных подводных лодок, подрывая тем самым ключевой элемент геополитико-стратегического взаимного сдерживания? "Нужно исходить из эмпирических данных", – считает Франкен. Он не верит, что SMART-кабели будут играть значительную военную и безопасностную роль по сравнению с распределённым акустическим зондированием, "именно потому, что их нельзя модернизировать, а нужно строить заново", – говорит он.

С другой стороны, аспекты безопасности распределённого акустического зондирования (DAS), то есть мониторинг морского трафика в прибрежных водах, видны яснее, особенно в условиях гибридных угроз, отмечает Франкен. Тем более что технология DAS активно развивается. Производитель Alcatel Submarine Networks, принадлежащий преимущественно французскому государству, разрабатывает системы, способные "видеть" и измерять данные за пределами первого или даже нескольких ретрансляторов, что значительно увеличивает дальность действия метода.

Конфликты интересов между учёными и военными

В финансируемом ЕС проекте "Submerse" 24 партнёра, включая GFZ в Потсдаме, исследуют сейсмические сигналы и подводный шум с помощью подводных кабелей. Рене Бельсо из датского консорциума цифровой инфраструктуры "Deic" в 2025 году подготовил аналитическую записку для проекта Submerse. Она рассматривает постоянные вопросы национальной безопасности и конфликты интересов между учёными и военными. Для науки лучше всего подходит "открытый доступ к данным", то есть свободный обмен измерениями. Однако военные ведомства требуют фильтровать конфиденциальные данные, например, о передвижениях собственных кораблей или подводных лодок. "Но джинн выпущен из бутылки, и это определённо технология двойного назначения", – говорит Бельсо, имея в виду технику, пригодную как для гражданских, так и для военных целей. Это приводит к финансированию проектов по сенсорным кабелям, которые не получили бы средств при чисто научном интересе. "Такое происходит на национальном уровне. Я могу подтвердить это для Дании и Норвегии, и, вероятно, в Швеции также есть сотрудничество с военными", – заявляет Бельсо.

Учёные вынуждены хранить данные под грифом секретности

Это потенциально деликатная ситуация, поскольку оптоволоконный кабель с датчиками двойного назначения может стать законной военной целью по международному праву в случае конфликта. На это указывают Йонас Франкен из Дармштадтского технического университета и Юрген Скрабак из EDA. Вопрос в другом: получит ли кабель, используемый исключительно для связи, какой-либо защитный статус? И будут ли комбатанты его соблюдать? Рене Бельсо считает, что разницы между "умным" и "неумным" кабелем нет: "Это будет цель, как и любая критическая инфраструктура".

В исследовательском проекте SAFAtor ещё предстоит принять ключевое решение: где проложить планируемый тестовый участок SMART-кабеля по дну моря? "Конечно, мы ищем места, где мы также могли бы заниматься научно интересными вещами, даже если это инфраструктурный проект", – говорит Шарлотта Кравчик. Но выбор маршрута – это не всё. В процесс включаются компании, которые прокладывают и эксплуатируют кабели. "Нам нужно сначала наладить доверие, потому что мы не хотим и не можем вмешиваться в инфраструктуру и её работу", – отмечает Кравчик. Исследования должны идти рука об руку с коммерческой эксплуатацией, "и это не так просто". Перед практическими испытаниями необходимо разработать стандарт данных, чтобы справиться с ожидаемым потоком информации и обеспечить единую интерпретируемость данных для учёных по всему миру.

Кравчик и её коллеги также осознают характер двойного назначения своей области исследований. В ходе совместной разработки с производителями датчиков они подписали соглашения о конфиденциальности и приняли требование публиковать данные, возможно, в уменьшенном разрешении или по истечении определённого срока. Это не меняет фундаментального научного подхода к их работе. Хотя Кравчик отмечает: "Это, безусловно, повлияет на науку, если не всё будет полностью открыто". Но это применимо и к другим наборам данных или другим областям науки. Сенсорика кабелей обещает сделать научно доступными ранее малоизученные части океанов. Строгие правила — это цена, которую исследователи платят, чтобы заполнить хотя бы некоторые пробелы в данных в огромных просторах мирового океана.