Hệ thống cảm biến mảng kéo giám sát AN/UQQ-2 (Surveillance Towed Array Sensor System, viết tắt là SURTASS), thường được gọi là “đuôi” của tàu, là một hệ thống sonar mảng kéo của Hải quân Hoa Kỳ.
SURTASS Twin-Line bao gồm mảng SURTASS thụ động dài hoặc mảng Twin-line bao gồm hai mảng thụ động ngắn hơn được kéo cạnh nhau. Mô hình phát triển kỹ thuật hai dòng đã được cài đặt trên USNS Assertive và mô hình sản xuất đầu tiên đã được cài đặt trên USNS Bold. Cả hai tàu không còn phục vụ như các đơn vị SURTASS.
Kể từ năm 2009, SURTASS đã được triển khai trên 4 tàu lớp Victorious và USNS Impeccable (T-AGOS-23), tàu hai thân thủy phi cơ diện tích nhỏ (SWATH).
SURTASS bắt đầu là chương trình phát triển vào năm 1973 sử dụng tàu nghiên cứu mới Moana Wave. Năm 1980 SURTASS thông qua OPEVAL. Các tàu giám sát đại dương lớp Stalwart mới có hợp đồng đầu tiên được trao vào ngày 26/9/1980 và tương tự như tàu nguyên mẫu, Moana Wave. Ban đầu hệ thống SURTASS là thụ động, chỉ nhận hệ thống sonar. Mảng được kéo theo phía sau các con tàu và được thiết kế để phát hiện tàu ngầm tầm xa.
Khi các hệ thống thụ động đang được triển khai, một phụ kiện tích cực được gọi là hệ thống SURTASS tần số thấp chủ động LFA (Low Frequency Active) được thiết kế để phát hiện tầm xa. Hệ thống chủ động phải được sử dụng cùng với hệ thống nhận bị động. Thành phần tích cực truyền tín hiệu âm thanh trong khoảng 100 Hz đến 500 Hz từ một mảng treo bên dưới tàu trong khi mảng SURTASS thụ động được kéo phía sau hàng dặm để nhận tín hiệu sau khi nó phản xạ từ tàu ngầm. Hệ thống LFA đang hoạt động là phiên bản cập nhật của hệ thống giám sát tần số thấp cố định được gọi là Dự án Artemis. Mặc dù Hải quân Hoa Kỳ đã thực hiện các bước để giảm thiểu thiệt hại môi trường, các tổ chức phi chính phủ về môi trường kêu gọi Hải quân chuẩn bị một tuyên bố tác động môi trường công khai. Năm 1996, Hải quân đã công bố thông báo về ý định chuẩn bị một tuyên bố về tác động môi trường. Hải quân đã chi hơn 16 triệu USD cho nghiên cứu khoa học về tác động đối với động vật có vú ở biển và các hệ thống giảm thiểu cũng như phát triển Tuyên bố Tác động Môi trường (Environmental Impact Statement).
Hệ thống sonar hoạt động tần số thấp SURTASS, trên tàu Impeccable, bắt đầu thử nghiệm trên biển vào cuối tháng 2/2004. Trong suốt mùa xuân và mùa hè năm 2004, Impeccable đã tiến hành năm nhiệm vụ huấn luyện ở biển Philippine và tây bắc Thái Bình Dương. Tất cả các hoạt động sonar LFA bao gồm hoạt động của sonar Tần số cao/Giảm thiểu Động vật có vú Hàng hải và tuân thủ tất cả các yêu cầu giảm thiểu.
SURTASS LFA là một hệ thống sonar tầm xa, hoạt động trong mọi thời tiết, có cả các thành phần thụ động và chủ động, hoạt động ở dải tần số thấp (LF) (100-500 Hz). USNS Impeccable có hệ thống LFA ban đầu, nặng 155 tấn; phái sinh LFA nhỏ gọn nặng 64 tấn được phát triển cho lớp Victorious nhỏ hơn. CLFA đã được cài đặt trên Able vào năm 2008, trên Effective vào năm 2011 và Victorious vào năm 2012; không có kế hoạch cài đặt thêm.
Thành phần hệ thống chủ động, LFA, là phần bổ sung cho hệ thống phát hiện thụ động, SURTASS, và được lên kế hoạch sử dụng khi hiệu suất hệ thống thụ động tỏ ra không đủ. LFA là một tập hợp các phần tử nguồn truyền âm thanh được treo bằng dây cáp từ bên dưới con tàu. Những phần tử này, được gọi là “projectors” (máy chiếu), là thiết bị tạo ra xung âm thanh hoạt động hoặc ping. Các máy chiếu chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học để thiết lập các rung động hoặc nhiễu loạn áp suất trong nước để tạo ra tiếng ping.
Các đặc điểm và tính năng hoạt động của LFA là:
– Nguồn là một mảng phương thẳng đứng (VLA) gồm tối đa 18 máy nguồn phát được treo bên dưới tàu. Chùm sonar truyền của LFA là đa hướng (tức là 360 độ đầy đủ) theo chiều ngang (độ sâu danh nghĩa của trung tâm mảng LFA là 120 m), với băng thông dọc hẹp có thể được điều khiển ở trên hoặc dưới theo chiều ngang.
– Tần số nguồn nằm trong khoảng từ 100 đến 500 Hz (thiết kế vật lý của hệ thống LFA không cho phép truyền dưới 100 Hz). Có thể sử dụng nhiều loại tín hiệu, bao gồm tín hiệu sóng liên tục CW (continuous wave) và tín hiệu điều chế tần số FM (frequency-modulated). Băng thông tín hiệu xấp xỉ 30 Hz.
– Mức nguồn SL (source level) của một máy chiếu nguồn riêng lẻ là khoảng 215 Db.
– Tín hiệu sonar truyền qua LFA điển hình không phải là âm không đổi, mà là sự truyền của các dạng sóng khác nhau có tần số và thời lượng khác nhau. Một chuỗi truyền hoàn chỉnh được gọi là ping và kéo dài từ 6 đến 100 giây, mặc dù thời lượng của mỗi lần truyền tần số liên tục không bao giờ dài hơn 10 giây.
– Chu kỳ làm việc (tỷ lệ thời gian “bật” âm thanh trên tổng thời gian) nhỏ hơn 20 % – là giới hạn vật lý tối đa của hệ thống LFA. Chu kỳ nhiệm vụ điển hình là khoảng 7,5 đến 10 %.
– Thời gian giữa các lần ping thường từ 6 đến 15 phút.
Phần thụ động, hoặc nghe, của hệ thống là SURTASS, phát hiện tiếng vang trở lại từ các vật thể chìm dưới nước, chẳng hạn như tàu ngầm, thông qua việc sử dụng ống nghe dưới nước. Các thiết bị này biến đổi năng lượng cơ học (sóng âm thu được) thành tín hiệu điện có thể được phân tích bởi hệ thống xử lý tín hiệu của sonar. Các ống nghe dưới nước SURTASS được gắn trên một mảng nhận nằm ngang được kéo phía sau tàu. Chiều dài mảng là 1.500 m với độ sâu hoạt động từ 150 đến 460 m. Tàu SURTASS LFA phải duy trì tốc độ tối thiểu khoảng 6 km/h (3,2 hl/g) trong nước để kéo mảng điện thoại dưới nước trong mặt phẳng nằm ngang. Tín hiệu phản hồi hoặc tiếng vang, thường ở dưới mức tiếng ồn nền hoặc xung quanh, sau đó được xử lý và đánh giá để xác định và phân loại các mục tiêu tiềm ẩn dưới nước./.
