潜艇探测和监测：开源工具和技术

潜艇绰号“无声服务”，被认为是最能生存的核武器运载平台。它们可以一次被淹没数周甚至数月，并且在巡逻时相对不被发现地移动。美国、俄罗斯、朝鲜、印度、巴基斯坦、英国和法国已经或正在开发能够携带核武器系统的潜艇。

同样国家正在研制和试验新的核潜射导弹和巡航导弹。此类计划已经对全球若干地区的稳定产生了负面影响。例如，美国、其北约盟国和俄罗斯在北大西洋加大了冷战式的猫捉老鼠潜艇行动。更令人担忧的是印度和巴基斯坦之间发生的潜艇军备竞赛，以及朝鲜对柴电弹道导弹潜艇（SSB）能力的追求。

鉴于潜艇在核武国家关系中发挥的整体威慑作用，了解可用于潜艇监测的工具和技术具有战略重要性。潜艇探测的进步有可能影响潜艇作为核运载平台的生存能力。潜艇探测和监测传统上是专门从事海军反潜战（ASW）的高度机密军事单位的专属领域。军用反潜战采用磁异常探测器（MAD）等技术，可检测金属潜艇船体对地球磁场造成的微小干扰，利用声音传播探测水下物体的被动和主动声纳传感器，以及雷达和高分辨率卫星图像来探测浮出水面的潜艇。

商业工具和技术的最新进展现在使开源研究人员能够监控潜艇舰队。通过商业卫星图像、合成孔径雷达（SAR）、水声传感器，甚至社交媒体分析，开源研究人员可以更好地了解各国潜艇舰队的规模和组成，监控潜艇和潜艇基地的建设，并可能了解巡逻模式和行为。

商业卫星图像

易于获取的高分辨率商业卫星图像是对潜艇活动进行开源分析的最重要工具之一。图像使研究人员能够直观地监控海军造船厂和基地的活动。

美国科学家联合会分析师汉斯·克里斯滕森（Hans Kristensen）开始使用谷歌地球图像来计算全国各地各个基地和造船厂的金级潜艇数量。

不扩散研究中心（CNS）凯瑟琳·迪尔（Catherine Dill）发表了一篇文章，与克里斯滕森不同的是，她使用行星实验室的高频卫星图像。高频图像彻底改变了开源分析，因为它具有高重访率的特点。通常，Planet Labs会优先考虑对同一站点进行频繁成像（每天最多两次），以实现快速变化检测，以及在同一时间段内跨多个站点的图像进行比较。

朝鲜拥有世界上最大的潜艇舰队之一，估计有64至86艘潜艇。舰队主要由常规武装潜艇组成。然而，近年来的卫星图像分析揭示了朝鲜为建造一类柴电弹道导弹和潜射弹道导弹（SLBM）所做的努力。2014年，开源分析人员在新浦南海军造船厂发现了朝鲜第一艘“戈雷级”（又名“信浦级”）弹道导弹潜艇。与此同时，分析人士观察了固体燃料潜射弹道导弹的开发和测试，这种潜射弹道导弹可能装备戈雷级潜艇。

合成孔径雷达

合成孔径雷达（SAR）是一种基于空间的成像，它使用雷达回波来创建景观，水体，建筑物和其他物体的高分辨率2或3维表示。10 个 SAR 传感器可以捕捉到光学传感器无法检测到的景观微小变化，例如车辆和人流量。SAR图像于1995年首次商业化，但公司直到2007年才推出高分辨率SAR传感器。它在商业领域的相对新手地位意味着它比光学图像更难获得，而且通常过于昂贵。

丰溪里核试验场的SAR图像显示，由于朝鲜的第六次核试验，曼塔普山沉降。

SAR传感器经常对海洋进行成像，用于各种环境，科学和执法应用。SAR传感器还可以检测大型水面舰艇的尾迹。然而，搜救局为反潜战（ASW）目的探测潜艇尾迹的能力仍然没有定论。

SAR使分析师能够检测到哪怕是微小的变化，这使得该技术对于监测海军造船厂的潜艇建造可能有用。例如，搜救图像可以帮助分析人员通过对物资流动进行成像来监控朝鲜的新浦南海军造船厂，以及朝鲜不断扩大的SSB舰队的任何建设。

水声监测

潜艇必须安静地运行，以躲避敌人的传感器，因为水是声音的高效导体。 潜艇噪音的主要来源来自其推进系统。因此，螺旋桨叶片的设计和质量对于确保一国海基核威慑力量的生存能力至关重要。美国等14个国家已经建立了水声传感器网络，这些传感器使用声纳技术来探测靠近其沿海边界和战略军事地点的潜艇。

传统上，水声监测一直是各国政府的领域。然而，在民用和科学部门，全面禁止核试验条约组织（禁核试组织）经营着一个由十一个水声监测站组成的网络，作为国际监测系统（监测系统）的一部分，用于探测核爆炸。

禁核试组织水声站收集的数据可根据要求用于跟踪鲸鱼迁徙模式和开发海啸预警系统等研究目的。2017年底，IMS水声数据被用来定位ARA San Juan的最后已知位置，ARA San Juan是一艘阿根廷潜艇，在阿根廷海岸失踪并不幸沉没。开源研究人员可以使用类似的数据来隔离潜艇的声学特征，并随后评估其运动。

分析人士还可以利用这些数据来分析朝鲜和其他开发潜射弹道导弹的国家进行的潜射弹道导弹试验。虽然开源研究人员已经使用来自IMS次声站的数据（跟踪人耳无法检测到的声波）来监测陆地上的导弹和火箭发射，但水声数据尚未以类似的方式使用。

社交媒体

通过Facebook，Twitter，Snapchat和Instagram等平台以及众包网站（例如 www.liveuamap.com）和健身追踪器（例如Strava）的社交媒体的兴起，使得军队维护作战安全变得更加困难。近年来，许多看似无害的推文和Instagram图片已经显示自己是重大的安全漏洞。

2018年1月，澳大利亚国立大学的一名学生发现，在Strava（一款允许个人绘制跑步和骑行路线的健身应用程序）上发布的用户活动无意中暴露了世界各地敏感军事设施的位置和周边，以及这些设施中军事人员站的所谓“生活模式”。

在介绍的设施中，有位于苏格兰法斯兰的克莱德海军基地，联合王国的核潜艇部队停泊在那里。Twitter上发布的图片显示，基地周边有明显的热信号，表明有跑步路线或周边巡逻。海军人员的潜在“生活模式”风险包括识别Strava上的潜艇艇员，然后使用他们记录的演习位置绘制SSBN运动图。

Strava热图数据的Twitter帖子记录在英国SSBN舰队的所在地HM海军基地克莱德周围。

“生活模式”研究并非特定于健身追踪器，对其他社交媒体平台的简单扫描显示，开源研究人员可以访问多少材料进行类似的分析。海军人员往往拥有活跃的数字生活，就像他们的平民同行一样。在Instagram上，一个简单的查询就会产生各种海军成员在国内或外国港口拍摄的图像和视频。如果有人在穿着制服时标记自己的位置，并暴露了识别补丁，那么这可能足以识别该人所在的船只，水面或潜艇以及其运动。

有趣的是，Twitter和Instagram上的搜索显示，有大量将“sub spot”作为业余爱好的人。一个人监视着通过土耳其博斯普鲁斯海峡的军舰，包括潜艇。 有一次，一名荷兰海军指挥官在推特上发布了一张俄罗斯克拉斯诺達潜艇在博斯普鲁斯海域经过他的船只后的照片。

结果分析认为，这艘潜艇可能前往叙利亚塔尔图斯港，以帮助俄罗斯在该国的军事行动。其他帐户发布了普通公民拍摄的图像或视频，他们只是碰巧看到一艘巨大的潜艇巡航经过他们。还有一些人转发了军方账户发布的与潜艇相关的数字媒体。

一名荷兰海军指挥官在俄罗斯克拉斯诺达尔潜艇经过土耳其博斯普鲁斯海峡的船只时拍摄的照片。

总结

商业卫星图像、SAR、社交媒体和水声监测只是改变不扩散领域开源分析的众多新工具中的一小部分。随着美国、俄罗斯、朝鲜、印度和巴基斯坦建立其核武库的海基部分并使其现代化，这些工具对于对其计划的开源评估仍然很重要。

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