潛艇在水下如何與基地通信?有哪些通信方式?
潛艇在深海中航行,海水就是其最強“隱身衣”。它保護潛艇不被軍艦、飛機和衛(wèi)星發(fā)現(xiàn),成為令人恐懼的“深海殺手”。
不過凡事有利有弊,厚厚的海水也成了潛艇通訊的最大障礙,潛艇與基地,與其他軍艦、飛機、潛艇的通信也成了世界難題。為了接收信息,發(fā)送情報,潛艇上裝備了各種各樣的通訊設(shè)備,十八般兵器各顯神通。
一、無線電通信。
無線電通信速度快、容量大,是現(xiàn)代通訊最主要的傳輸方式。潛艇也不例外,裝備了從超低頻、甚低頻到中頻、高頻,再到甚高頻、特高頻、超高頻、極高頻等一系列雷達(dá)天線,各有各的用途:
1、甚低頻、超低頻通信。
海水對電磁波有很強的衰減作用,普通電磁波在海水傳播沒多遠(yuǎn),信號就不行了。
而波長在10~100千米的甚長波對海水穿透能力較好,可以穿透20~30米深的海水,潛艇可以在潛望鏡深度接收信息,也可以在水下放出通信浮標(biāo)接收。
時至今日,甚低頻已成為各國海軍對潛通信的主要方式。美俄等國在世界各地建立了很多甚長波發(fā)信臺,形成覆蓋全球的對潛指揮通信網(wǎng)。
美國還研制了“塔卡木”機載甚低頻通信系統(tǒng),用EA-6B電子戰(zhàn)飛機24小時不間斷的保持對潛中繼通信,極大的提高了戰(zhàn)時生存能力。
1991年,日本宮崎縣甚低頻發(fā)射臺投入使用,能覆蓋日本周邊各海域,與水下10米深處的潛艇通信,威脅很大。
隨著反潛技術(shù)發(fā)展,潛艇在淺水下接收信息越來越不究全,于是人們又用波長更長的超長波(1000~10000千米)電臺傳遞信息。
▲E-6B 搭載“塔卡木”甚低頻系統(tǒng)
超低頻電波在海水中衰減率比甚低頻小得多,其中極低頻電波衰減率僅為甚低頻電波的1/10。超低頻電波可以穿透近200米深的海水,潛艇可以安全的在深海接收信息了。
但超低頻電波有重大缺點,就是通信速率極低、傳輸信息量極少。比如美國“緊縮”超低頻通信系統(tǒng),15分鐘才傳送3個字碼組。這種速率無法傳輸作戰(zhàn)指令,只能傳輸事先約定的短代碼,或只是當(dāng)作提醒潛艇上浮收信的“振鈴”使用。
2、高頻通信,包括高頻、甚高頻、特高頻、超高頻、極高頻等。
潛艇上還有各種高頻通訊天線,用于潛-岸、潛-艦、潛-空、潛-衛(wèi)星及潛-潛之間的單、雙向通信。
高頻短波穿不透海水,通信時潛艇要上浮,使桅桿天線露出水面或放出拖曳天線、無線電通信浮標(biāo)等到海面使用。其中特高頻、超高頻、極高頻頻段主要對衛(wèi)星通信使用。
▲天波、地面波傳輸
短波經(jīng)電離層反射,可以傳播到較遠(yuǎn)距離,潛艇短波電臺利用天波進行遠(yuǎn)距離超快速保密通訊。超短波很少被電離層反射,但它通信穩(wěn)定、保密性好,所以潛艇用超短波電臺與其他艦艇、飛機作直射波通訊。
潛艇上浮通信破壞隱蔽性,容易被敵人發(fā)現(xiàn),所以在危險區(qū)域很少使用。為保證隱蔽性,人們發(fā)明了超快速通訊方式:以極快的速度發(fā)送信息,發(fā)訊時間小于敵人無線電測向定位時間,讓敵人無法確定潛艇位置。
▲通信浮標(biāo)
二、除了無線電通信,一系列新型通信方式也在研發(fā)中,比如:藍(lán)綠激光通信、中微子通信、量子通信等等。
1、藍(lán)綠激光穿透海水能力很強,它的特定波長在海水中衰減很小,只有其他波長的1%,還有傳輸速率高、信息容量大、抗干擾強、接收天線小等優(yōu)點。
實驗中,藍(lán)綠激光能穿透水下6、700米。1997年,美軍在飛機上用藍(lán)綠激光與400米深處的潛艇成功通信。
但藍(lán)綠激光波束很窄、指向性太強,受天氣影響大,需要用飛機、衛(wèi)星傳輸,又做不到“以點蓋面”,要知道潛艇準(zhǔn)確方位??梢罎撏?zhǔn)確方位,那本身就已經(jīng)建立通信了。所以藍(lán)綠激光還需要進一步發(fā)展,才能有廣闊前景。
2、中微子通信、量子通信。
這也是非常優(yōu)秀的通信方式。中微子沿直線傳播,能穿透很深的障礙,能穿透地層、穿越深海傳輸信息,且傳播過程中不反射、折射、散射,信號也不衰減,有極強的保密性和抗干擾能力。
量子通信也一樣,具有前所未有的高速數(shù)據(jù)傳輸和安全性,可以徹底改變對潛通信方式,為潛艇接入網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)打開廣闊前景。
目前中微子通信、量子通信仍處于初級階段,是各國爭先發(fā)展的重大技術(shù)項目。
三、水聲通信。
為滿足潛艇水下與其他潛艇、軍艦通訊需求,將潛艇納入作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò),人們也想到了用水聲傳遞信息。
利用潛能上的接收換能器,將信號轉(zhuǎn)化成聲波傳輸,對方再將聲波用換能器轉(zhuǎn)化成電信號,完成通訊任務(wù)。這本來是很好的信號傳輸方式,但相對于聲波在空氣中傳播,海水可以說是最惡劣的通信通道之一。
海洋環(huán)境太復(fù)雜,不同深度密度不同,不同海域溫度不同,再加上海浪、湍流、內(nèi)波、各種海洋生物以及冰川運動,種種噪聲干擾使水聲通訊效果非常差。和風(fēng)漫談原創(chuàng),禁止抄襲。
盡管美國“海網(wǎng)”水聲通信系統(tǒng)取得了一定成果,但水聲通訊還需要很大提升,才能廣泛使用。
綜上,海水對潛艇的隱蔽既是長處,也是弱點,對潛通信仍是一個世界性難題。未來新型通信技術(shù)成熟后,潛艇戰(zhàn)力必將成倍提高,甚至?xí)淖兾磥砗?zhàn)方式。各國都在積極搶占技術(shù)高點,我們也要努力發(fā)展,領(lǐng)先世界。
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