Finner kulturminner med lydpulser

Med sonarpulser har forskere funnet gamle tyske bombefly og ubåter langs norskekysten.

Published
Fargene indikerer dybde. (Foto: (Sonardata: Sjøforsvaret))
Fargene indikerer dybde. (Foto: (Sonardata: Sjøforsvaret))

Syntetisk Aperture Sonar (SAS)

Sonar er nyttig til mange slags formal i tillegg til å finne kulturminner, blant annet å finne sjøminer, kartlegge ressurser under vann (olje og gass) eller for annen offshoreaktivitet (f.eks. vindmøller), overvåke marint liv.

Prinsippet for SAS er å konstruere en stor antenne ved å sette sammen flere sonarpulser fra en liten antenne som flyttes langs en bane. Store antenner gir skarpere bilder og mer detaljrikdom.

SAS gir høyoppløselige, svært detaljerte avbildninger av objekter på sjøbunn, med svært nøyaktig plassering.

For å få klare sonarbilder benyttes svært avansert signalbehandling utviklet av FFI.

I tillegg er det en fordel om undervannsfarkosten som bærer sonaren er stabil, havmiljøet forholdsvis kjent, og navigasjonen nøyaktig. 

Undervannsfarkosten HUGIN har fire mottakerantenner – to på hver side, slik at den kan ta høyoppløselige bilder og samtidig kartlegge høyden på det den tar bilder av.

Bildet viser et 9 meter langt Focke Wulf 190 A-3 fly fra andre verdenskrig, med et vingespenn på 10,5 meter. Tyskerne slapp bomber over norske byer med dette flyet, som var datidens mest avanserte jagerfly.

Sjøforsvaret fant flyet, som styrtet ved Askøy i Hordaland, under et sonarsøk. Det lå på 100 meters dyp.

Sonar er i ferd med å bli et viktig verktøy for å finne kulturminner som har ligget i fred på sjøbunnen langt lenger enn andre verdenskrig.

Flere skatter på bunnen

Kan det være et kulturminne vi ser på 136 meters dyp i Trondheimsfjorden? (Foto: (Sonardata: FFI))
Kan det være et kulturminne vi ser på 136 meters dyp i Trondheimsfjorden? (Foto: (Sonardata: FFI))

136 meter fra den autonome undervannsfarkosten HUGIN ser sonaren noe som har en lovende form. Oval og passe lang, minner det om restene av et skip.

Tilbake på 1600-tallet resulterte uvær rett som det var i at ankrene løsnet og skipene smalt ut i Munkholmen eller et uheldig skjær. Resultatet ligger i dag på bunnen av fjorden som kulturminner.

Utrolige bilder

- Vi kan helt sikkert identifisere objekter som er mindre enn 10 centimeter på avstander opp mot 200 meter. For en arkeolog er det helt fantastisk, forteller marinarkeolog Øyvind Ødegård.

Sonaren som HUGIN var utstyrt med på toktet i Trondheimsfjorden, bruker en teknikk som kalles syntetisk aperture sonar (SAS). For å få klare bilder benytter denne sonarmetoden svært avansert signalbehandling utviklet av Forsvarets forskningsinstitutt (FFI).

Minner om ultralyd

SAS-teknikken baserer seg på å kombinere mange såkalte ping, eller sonarpulser, for å danne et bilde av havbunnen.

Der vanlig sideskannet sonar lager en og en linje av hvert ping og setter sammen linjene til et bilde, kan SAS kombinere data fra opp til hundre ping i hvert piksel for å konstruere bilder utrolig detaljert og skarpt selv på lang avstand.

Det minner om teknikker brukt i medisinsk ultralyd og i seismikk.

Bildene viser en tysk ubåt U735 som ble senket i 1943. Vraket ligger på ca. 200 meters dyp utenfor Horten. Øverst er SAS-bildet, tatt på 205-245 meters avstand og frekvens 85-115 kHz. Selv om det er langt unna og har lav frekvens, har det mye større detaljrikdom enn det nederste bildet, som er tatt med tradisjonell sideskannet sonar på 10-50 meter med frekvens 370-420 kHz. (Foto: (Sonardata: FFI))
Bildene viser en tysk ubåt U735 som ble senket i 1943. Vraket ligger på ca. 200 meters dyp utenfor Horten. Øverst er SAS-bildet, tatt på 205-245 meters avstand og frekvens 85-115 kHz. Selv om det er langt unna og har lav frekvens, har det mye større detaljrikdom enn det nederste bildet, som er tatt med tradisjonell sideskannet sonar på 10-50 meter med frekvens 370-420 kHz. (Foto: (Sonardata: FFI))

Verne kulturminner

Etter at sonaren hadde gitt arkeologene håp om et unikt vrak der nede på 136 meters dyp, sendte forskerne ned en fjernstyrt undervannsrobot for å sjekke hva det egentlig var. De fant et maskinrom.

Like ved fant de også et detaljert mønster på bunnen etter ankerkjetting. Noe slikt hadde de aldri sett så dypt. Mønsteret viser at ankerkjettingen nylig ble slept rundt på et ganske stort område. 

- Slik ankerbruk er en fare for flere hundre år gamle skipsvrak – som jo er kulturminnesmerker på bunnen av fjorden, advarer marinarkeolog Ødegård.

Referanse:

Øyvind Ødegård, Martin Ludviksen fra NTNU og FFI-forsker Petter Lågstad har sammen skrevet konferanseartikkelen ”Using Synthetic Aperture Sonar in Marine Archeological Surveys – some first experiences”