核潜艇是现代战争中的“神兵利刃”,它在水下长时间大范围潜伏,对敌突然袭击,是各国重点发展的战略性武器。

可海洋环境变幻多端,海水又导电良好,传统高频电波、可见光、红外等通信载体在水中衰减很快。潜艇在深海里不“说话”,不但敌人发现不了,连已方基地与潜艇通信也成了大难题。

二战时期,潜艇大部分时间以水面状态航行,与基地通信和其他水面舰艇一样,用中高频无线电台就行了。

二战后,潜艇转入水下。冷战时期核潜艇问世,让潜深进一步加大到水下5、600米甚至更深。传统短波、超短波、微波通信在水中传播距离很短,已经不堪大任了。只有甚长波、超长波、极长波能穿透海水,将信息送达。

VLF甚低频无线电波,频率3 KHz ~30KHz,波长10~100千米。能穿透几十米深海水,为水下15米之内的潜艇传递信息。

SLF超低频无线电波更强悍,频率30Hz~300Hz,波长1000-10000千米,能穿透1、200米水深。ELF极低频电波穿透能力更强。

为了接收来自陆基、海基、空基、天基的信息,潜艇装备多种天线,通信频段很宽。比如MF、HF(中高频);VHF、UHF、SHF(甚高、特高、超高频);VLF、ULF、SLF(甚低、特低、超低频)等等。这些天线在不同的场景中各有用处。

在陆地上,长波发射台规模非常大,光天线部分就占地几十平方千米,发射铁塔200多米高,地网导线几百千米长。

1986年,美国在威斯康星州和密歇根州间建立长波电台,天线长达135千米!冷战期间,美苏两国争着在全球各地建长波电台,各建了9座覆盖全球。

绿线处是天线

长波电台发射的ELF极低频电波,能穿透北极海域厚厚的海冰,深入水下10米且信号也不衰减。对于北极海域战备值班的弹道导弹核潜艇来说,这种电波可以解决水下通信、指挥问题,具有重大意义。

巨型天线

为了避免长波电台在战时被率先打击,美国还搞出了“塔卡木”(TACAMO)机载甚低频通信系统,用E-6B电子战飞机,拖拽一条10千米左右天线,搭载200千瓦 VLF发信机,在大西洋、太平洋上空轮流值班。陆基长波台被摧毁时,保证有一架或多架飞机向大洋深处的战略核潜艇发送信息。

E-6B 空中指挥所

为接收甚低频、超低频长波信号,潜艇上装备拖拽天线和通信浮标。

1、拖拽天线很长,从几百米到上千米。比如,美国海军的拖曳天线长500米左右;苏联海军拖拽天线长300~900米不等。

2、通信浮标有多种,一种是综合通信浮标,用几百米长电缆与潜艇相连,适合在稳定潜伏状态使用。浮标里有超长波前置放大器和短波发信机,既能接收基地长波信号,也能将潜艇报文以短波发送出去。

另一种高速曳航浮标,有流线型外形和尾翼,像个小潜艇。可在水面下跟随潜艇高速航行。

拖拽天线

这些天线体积都不小,在水中移动时会产生噪声,会被敌方声呐侦测到,若离海面太近,也会被反潜飞机发现。所以也要谨慎使用。

长波通信优点突出,但缺点也不少。首先是传输速率太慢,发送3个字符就要15分钟。其次是带宽太低,信息容量小。音频、视频什么的就别想了,连电报信息都困难(VLF可以发)。很多时候只是发几个提前约定的密码或信号,再对照密码本翻译,或者干脆就是提醒潜艇上浮收信,当“门铃”使用。

除了长波接收设备,潜艇上还有高频、甚高频短波收发设备。这些设备与水面舰艇、飞机、卫星双向联络,但要上浮到潜望镜深度使用,或放出浮标天线,隐蔽性降低很多。

潜艇对岸通信时,没有长波电台直接发送,需要将信息发送到卫星、飞机,再由它们中继转达。

也可以在固定海域,将信息发送到对潜收信网。对潜收信网由多个分散布置的收信点组成,与指挥部专线相连。收到信息后迅速回传,指挥所将各收信点信息汇总,得到完整报文。

通过以上方式,基地与潜艇之间既能发送,也能接收信息,形成完整回路。就算潜艇身处北极冰层下,也能自如指挥。和风漫谈原创,禁止抄袭。

随着科技发展,更先进的通信方式不断涌现出来。比如蓝绿激光通信,能穿透水下几百米,信号衰减小,速度快效率高,已经多次实验。但环境干扰、指向太强、激光束太窄等问题仍需解决。

蓝绿激光通信

此外,还有中微子通信、量子通信等正在研究。未来的潜艇在先进通信技术帮助下,必将发挥出更强大战斗力。

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