引言：深海有什麼？

大海是個魔術師，爲我們製造了無窮幻象。我們仰望天空，太空望遠鏡能看到幾百億光年之外；我們俯瞰大海，卻對幾千米深的水下知之甚少。

深海有數不清的魚，有史前怪獸，有連綿不絕的山峯和峽谷。當然，也有人類製造的恐怖核潛艇，還有一張追捕它的深海巨網！

這張巨網一天24小時，一年365天不間斷工作，力圖監視大洋中的每一艘潛艇——它就是美國冷戰時期建造的SOSUS水聲監測系統。

SOSUS系統自上世紀50年代開工，累計投入上百億美元，在太平洋、大西洋海底綿延3萬多公里。4000多人圍着它持續工作了近半個世紀，絕對是超級工程！

它的誕生髮展也充滿機遇，是基礎理論、工程應用、系統整合的完美結合。

一、聲吶和深海通道理論發展。

偉大工程的誕生，從來都是基礎理論先行。就像核武器出現，是原子物理發展的結果一樣，SOSUS系統也是如此。

1970年代美國反潛網，黑點是偵聽站

早在第一次世界大戰，隨着潛艇大量參戰，反制聲吶也同步誕生。當時的聲納還很原始，用高頻聲波探測敵人。

海水對高、低頻聲波吸收差別很大。高頻聲波在海水中傳播幾千米就損失殆盡，低頻聲波卻能傳播很遠，能量損耗僅爲高頻聲波的幾十分之一。

在研究聲吶過程中，人們對海洋地質越來越感興趣。很多科學家投身到深海聲音研究中，掀開了探索海洋的新篇章。

利哈伊大學的莫里斯· 尤因博士也是其中之一。他熱衷研究聲音在海水中傳播規律，本來目的是地質勘探，發現有用資源。

莫里斯· 尤因博士

他常年在各大洋奔波，在不同海域開展聲波實驗。1937年，尤因和同事在北大西洋海域將一個爆炸裝置沉到水下4800米引爆，發現一個驚人結果——聲波在海底和海面間不斷反射前進，水平方向傳播距離遠超預期！

尤因發現，深海中似乎有一條“神祕通道”。聲波在其中能量損失很小，低頻聲波尤其如此。他推斷聲波被鎖在“通道”中，避免與海底、海面碰撞損耗，所以才傳播很遠。

他們繼續實驗。1944年美國 “巴克利”號驅逐艦出海遠航，每隔一段距離就向不同深度海中投一個爆炸物。它航行了近1500公里，尤因博士和同事在基地仍能清楚的聽到爆炸聲！

“巴克利”號驅逐艦DE-51

這簡直像宇宙飛船找到蟲洞，即將開啓跨星際旅行一般驚喜。

後來人們弄清原理，將這個通道稱爲“深海水聲通道（SOFAR）”。

原來海水溫度並非上下一致，表層海水受日曬影響溫度高；100-1000米深度水溫急劇下降；再往下水溫趨於穩定，保持在6~8℃之間。

水溫隨深度變化曲線

水溫越高，聲音傳播速度越快。在溫度、壓力、鹽分影響下，聲速在垂直剖面上形成一個先慢後快，類似閃電的圖案。

聲波穿越不同介質時，向聲速慢的一面彎曲。它在溫躍層兩個邊界不斷彎曲折射，形成水聲通道。聲速最低點爲聲道軸。

聲波在通道中折射前進，就像光在光纖中折射前進一樣，能傳到很遠的地方。

深海水聲通道SOFAR示意圖

爲表彰尤因博士的巨大貢獻，人們以他名字設立科學獎項，又在月球上命名了一座環形山。

深海水聲通道發現時正值二戰，美軍覺得對救援飛行員很有幫助。若飛行員墜海後，向海中投擲特製小型爆炸物。爆炸聲波進入水聲通道，幾千公里外的救援站聽到後用三角定位確定位置，就能馬上營救，挽救很多飛行員的生命。

只是二戰很快就結束了，這個構想也就不了了之。

二、冷戰催生的超級工程。

二戰後不久，世界進入冷戰時期。蘇聯海軍以潛艇爲重點，投入大量資源，在潛深、航速方面取得重大進步。

美國被刺激得坐立不安，一方面針鋒相對研製新潛艇，一方面打算開發遠程監聽裝備，爲SOSUS系統奠定基礎。

蘇聯641型/狐步級常規潛艇

當時潛艇還是常規動力，柴油機運轉聲、螺旋槳旋轉聲、空泡噪聲、水流過艇體的聲音都很大，有明顯特徵。

1950年初，美國海軍與國家科學院水下作戰委員會共同成立“哈特維爾”委員會，開展反潛作戰研究。委員會由麻省理工學院主導，海軍研究辦公室聯絡，向國內頂尖機構廣發英雄帖，希望找到監視蘇聯潛艇的辦法。

第五次研討會時，哈佛大學水下聲音實驗室前負責人弗雷德裏克·亨特博士提議用尤因發現的“深海水聲通道”監視潛艇，引起廣泛興趣。

伍茲霍爾，美國最大的獨立海洋研究所

美國海軍遂撥出大筆經費，迅速批准了幾個研究計劃：

一是邁克爾（Michael）計劃，由哥倫比亞大學哈德遜實驗室、伍茲霍爾海洋研究所、斯克裏普斯海洋研究所繼續開展有關水聲傳播方面的理論研究。

二是耶洗別（Jezebel） 計劃，由美國電話電報公司（AT &T）、貝爾實驗室、西部電氣製造公司聯合研製基於海底水聽器陣列的遠程監測系統。

三、美國電話電報公司的看家寶貝。

美國電話電報公司（AT &T）前身是貝爾電話公司，是老牌電信商、手握核心技術的高科技公司，家中寶貝自然不少。

接到研製合同後，AT &T從百寶箱中翻出一件語音分析的寶貝，將其改造成記錄、分析水下低頻聲波的聲譜儀，叫洛法（LOFAR）聲譜繪圖儀。

洛法（LOFAR）聲譜繪圖儀

和人的指紋一樣，每艘潛艇也有自己獨特的聲紋特徵。其發動機運轉、螺旋槳旋轉聲音都是獨一無二的，只要在深海背景聲音中找到特定聲紋信號，便可以確定那個位置有潛艇。

如何將聲音識別出來？

AT &T公司的方案是聲譜繪圖儀，利用聲音共振和敏感紙達成。

當某一頻率聲音響起時，繪圖儀上相應頻率的彈簧片共振，帶動一個靜電指針在特殊敏感紙上打一個點。紙帶不斷向下滾動，時間長了一個個點連成一條條頻譜線。分析人員分析線譜，就能發現潛艇噪聲，進而確定位置。

敏感紙帶上的聲音線譜

就這樣，深海通道理論、水聽器和聲譜繪圖儀結合，變成了海軍需要的遠洋反潛網。Jezebel計劃和Michael計劃合而爲一，改稱SOSUS水聲監測系統。爲保密起了個代號：凱撒計劃。

四、神兵問世，凱撒出徵。

先進設備出爐，美國海軍如獲至寶，很快開始技術驗證。1950年前後，海軍在波士頓外海佈下多個水聽器，監聽到幾十公里外的潛艇。

不久後，又在條件更好的聖尼古拉斯島試驗，SOSUS清晰聽到幾百公里外的潛艇噪聲。比當時聲吶10-20公里監聽距離高了幾十倍。

1951年，第一個6單元水聽器陣列在西印度羣島伊柳塞拉島鋪設。後來又鋪了一條304.8米長、40單元水聽器陣列。

水聽器安裝在海底山脈上

水聽器一般安裝在幾百米深的大陸架和海底山脈上，中間用電纜相連。

監聽信號沿海底電纜傳到陸地上的信號處理中心（NAVFAC），幾百名分析人員在這裏日夜不停的分析圖紙。分析結果上報到分管大西洋、太平洋的兩大國家反潛指揮中心，形成一張覆蓋全球大半個海洋的反潛巨網。

1952年，第一個信號處理中心在巴巴多斯——加拿大新斯科舍半島之間建成。它和水聽器陣列組成一個巨大半圓，俯瞰大西洋西部的廣闊水域。

第一條SOSUS監聽陣列

後來，美國又在加拿大、冰島、英國、波多黎各、薩爾瓦多建設更多的信號處理中心和水聽器基陣。1954年5月，又向太平洋進發。

到70年代中期，美國已在全球建立20個信號處理中心，鋪設了上千套水聽器。

五、監聽GIUK缺口，戰果累累。

諸多SOSUS監聽鏈中，最有名的是監聽“GIUK缺口”的陣列。

GIUK缺口

GIUK缺口是兩條至關重要的北大西洋航道，西起格陵蘭羣島（Greenland），途徑冰島（Iceland），東至英國（United Kingdom），簡稱GIUK。

從地圖上可以看出，蘇聯潛艇進出大西洋必經GIUK缺口狹窄水道。美國SOSUS系統平均監測距離500公里，每一艘從缺口穿過的蘇聯潛艇都會被監聽到。

而事實也的確如此。1960年，美國“喬治·華盛頓”號核潛艇橫穿大西洋到英國，幾千公里航程都被SOSUS監聽，而潛艇自己毫不知情。

美軍因此狂言：蘇聯潛艇一出港就能在幾千公里外聽到它，倒也並不算吹牛。

“喬治·華盛頓”號核潛艇

• 1962年古巴導彈危機，蘇聯派出5艘狐步級常規潛艇都被監聽到。

• 1963年，SOSUS幫助確定“長尾鯊”號核潛艇沉沒位置。

• 1968年，SOSUS定位了亞速爾羣島西南部沉沒的美國“蠍子”號核潛艇位置。

• 同年蘇聯K-129潛艇失事，搜了好久沒找到。美國查閱SOSUS記錄發現可疑聲波，計算位置。1974年，CIA在相關海域偷走了部分潛艇殘骸。

 打撈K-129殘骸

SOSUS一開始針對常規潛艇。後來潛艇進入核動力時代，大家曾擔心它是否有用，後來發現對核潛艇也有很好效果。

六、諜影重重，金身乍現。

SOSUS技術領先蘇聯多年，美國自然藏得嚴嚴實實，一直打着民用海洋學幌子開展研究。

蘇聯人不知道，可潛艇進出大西洋、太平洋屢屢被發現，還以爲美軍加強了反潛兵力。

直到1968年，美軍潛艇通信專家——約翰·沃克在利益驅使下向蘇聯出售大量情報，SOSUS才從重重迷霧中現出金身。

蘇聯人迅速反應，大幅減少潛艇從GIUK缺口進出頻率，同時努力更新技術降低噪聲。後來的德爾塔IV、阿庫拉級核潛艇噪聲都低的不可思議，大大壓制了SOSUS監聽能力。

 破開冰層射導彈

再後來，射程8000多公里的潛射彈道導彈研製成功。蘇聯潛艇在北冰洋就能威懾美國，再不用冒險進大西洋了。

七、潛艇聲紋庫的重要性。

SOSUS非常依賴潛艇聲紋特徵工作。如果對方是新潛艇，聲紋庫裏沒記錄，分析員就很難辨認。所以美軍派出大量潛艇、音響測量船、反潛飛機到處溜達，就是爲了收集各國潛艇聲紋特徵。

和平時期，SOSUS發現可疑信號，引導反潛飛機和艦艇快速偵察，趁機記下潛艇聲紋特徵，入庫備用。等到戰時，這些數據就能大顯神威了。

SURTASS

80年代中期，美軍又研製出移動拖曳陣列傳感器系統（TASS）和拖曳式感應監聽系統（SURTASS）。各測量船拖着2000多米長的線列陣聲納，到處監聽。

1985年，移動系統與SOSUS系統合併，成爲綜合海底監視系統（IUSS）。

八、飛鳥盡，良弓藏。

蘇聯解體後，美國壓力驟減，各大洋中潛艇數量急劇減少。蘇聯鼎盛時期的200多艘核潛艇，到九十年代最低迷時只有十幾艘能出動。

對手沒了，SOSUS也失去價值。1991年系統解密，呈現在公衆面前。

SOSUS本以爲這裏有喝彩聲，結果海軍艦隊和公衆並不感冒。因爲它保密級別太高，從不和艦隊直接聯繫，所有信息都由指揮中心轉發。所以海軍艦隊根本不知道信息是SOSUS提供的，也沒覺得它有多重要。

 第一代“不屈”號SURTASS船

SOSUS開展自救，與民間機構合作打擊海上販毒、非法捕魚等犯罪活動，展示自己的卓越能力。然而白費功夫，人們更覺得它不務正業。

幾番掙扎後，SOSUS經費被大量消減。大批信號中心關閉，從最高峯20個縮減到3個，人員從4000人削減到1000人。

 2010年信號中心（黑星）已經快沒了

不過海軍高層對此重要資產心中有數，削減經費可以，決不能關停。所以該項目一直以低限度運行，只接收信息，不做分析。

九、美國反潛網未來展望。

隨着科技不斷提高，綜合海底監視系統（IUSS）也不斷革新。有線電纜變成無線，水聽器也換成更簡單耐用的“固定分佈式系統”FDS。

每個水聽器只負責向上看，探測經過其頭頂的潛艇，成本更低，使用期更長。

90年代中期，美軍提出“由海向陸”戰略思想，戰場從大洋角逐轉向沿海進攻。和風漫談原創，禁止抄襲。

美國能力號，拖曳聲吶最長，達2400米

淺海水淺，沒有水聲通道。爲建立完備聲紋庫，美軍音響測量船就頻頻在全球熱點海域遊蕩，收集海洋信息和聲紋數據。

這種事在冷戰中經常發生。美國核潛艇長期蹲守在蘇聯外海，一對一跟蹤蘇聯潛艇。雙方在大洋中不時出現驚險角逐，甚至發生碰撞事故。

未來，美軍仍將發展新型監聽方式，用移動監聽設備、反潛飛機、衛星和傳統SOSUS固定監聽網組成立體反潛網。

我們也要不斷壯大自己的反潛網絡和突防能力，才能在嚴峻國際環境中始終立於不敗之地！