潜艇攻击范围是怎么发出超长波信号

135公里!为何要做如此长的天线?潜艇是如何收发信息的?
军事鹰眼谈
潜艇号称大洋深处的黑洞,隐蔽性极强,是保卫国家的强有力的威慑性武器。但是正因为潜艇隐蔽性太强,所以如何与潜艇之间保持通信畅通,就成了困扰各国海军的一个大难题。二战的时候,潜艇如果要和陆地基地通讯,需要先上浮到海面或潜望镜高度,使用短波信号发送接收信息。但是这种信息收发方式,破坏了潜艇的隐蔽性,很容易被敌方的反潜飞机和反潜舰船发现。所以现在的潜艇,是不能使用这种危险方式的。海水是电的良导体,短波信号在海水中很容易就吸收衰弱。但是长波、甚长波、和超长波信号,可以穿透很深的海水传播,所以甚长波、超长波信号就成为基地与潜艇通讯联系的良好载体。长波的波长在10到1000米,甚长波的波长在10千米到100千米,超长波的波长为1000千米到10000千米。发射这种甚长波信号,需要建立极大的地面天线阵列才能完成。1986年建成使用的,美国的甚长波地面天线,分布在相隔258公里的威斯康星州与密歇根州之间,天线的长度达到135公里!关于潜艇通信的一个惊人事实|潜艇|通信|舰艇_新浪网
关于潜艇通信的一个惊人事实
关于潜艇通信的一个惊人事实
给潜艇发电报,天线要100多公里长!潜艇,是当今海军的主力兵器之一。潜艇续航力大,火力猛,而且在水下航行,很难被发现和攻击。但是,潜艇也有一个十分明显的缺点:在水下手机没信号。(误)确切地说——由于海水相当于一个巨大的导体,有良好的电磁屏蔽效应,因此,在水下潜航的潜艇几乎收不到任何电视信号、手机信号、无线网络信号,或是大部分的军用电台通信。那么潜艇怎么跟指挥部保持联系?上浮起来接收和发送电文?这在二战后期就是死路一条,只要一上浮,潜艇就有很大概率被反潜机盯上。好在通信专家们发现了一种可以让潜艇在水下也保持通信的方式:长波台。海水对电磁波能量的吸收作用很强,但对于不同波长的电磁波又有所不同。波长越短、频率越高,在海水中的衰减就越厉害。但波长更长的电磁波,就能够稍微穿透一点海水。波长越长,电磁波的穿透力越强。甚长波和超长波电台发送的信号,能够进入几十米至一百多米的水中。长波台是一个统称,实际上,波长在米的电磁波叫做长波,10万米到100万米的电磁波叫做甚长波,100万米到1000万米(1万公里)的电磁波叫做超长波。甚长波电台能够穿透20多米的海水,二战末期德国海军已经在开始搞甚长波通信系统了。潜艇不需上浮在潜望镜深度就可以接受指挥部发来的甚长波电报。只是潜望镜深度对于潜艇来说仍然不够安全。超长波电台能够穿透100米深的海水,这个深度也是平常潜艇战备巡航的航行深度。所以,我们统称的长波台,实际上最为常用的是甚长波、超长波电台。长波台的天线是一个很巨大、很巨大的东西。大家手里的手机也是一个无线电接收和发送装置,手机天线大概是这么大,满打满算几厘米长吧:显然,军用无线电台不可能这么小,它大概有这么大:然而,陆军用的短波电台的尺寸和长波台相比,实在是太小儿科了。用于潜艇通信的长波台天线到底有多大呢?好嘞……一百多米高的铁塔。不不不,不要被图片骗了,这只是长波台天线的一部分!一部分!一部分!长波台的天线因为太长,所以不是竖直的,而是“横躺”着的。一百多米高的铁塔的作用,是把天线本体尽量和大地隔离开来,避免长波台发报的时候,信号质量受到地波干扰。另外还要提醒一点,上面这张图仍然不正确。这只是长波台天线的一部分!一部分!一部分!那么长波台天线到底有多长?“美国的超长波电台于1986年建成并投入使用。该电台由两部分组成,一部分位于威斯康星州,另一部分位于密执安州,两地相距258公里,两部分可以联合工作亦可以分别单独工作。其【天线总长135公里】,发信机共8部,一半工作,一半备用,总功率5. 28兆瓦。”135公里,一部电台的总机房设在北京的话,天线会从北京延伸到天津还不止。为什么这么长呢……因为长波台发送的电波,波长很长(这不是废话)天线的长度一般是波长的整数倍分之一,而天线的长度与信号的发送质量很有关系。1000公里波长的超长波电台,一般都用1/8波长天线,也就是说天线长度是……公里。如果用1/16波长的天线也不是不可以,但是信号质量就没那么高了。题外话,咱们用的4G手机,一般是工作在1.8~2.6G赫兹,频率换算成波长的话,手机使用的信号,波长在11~16厘米。世界海军史上,日本是最早使甚低频技术达到实用化的国家之一,早在1929年便建成了佐佐美通信站;第二次世界大战中,德国海军在马德堡建立了甚低频通信站;英国海军也相继在路格维建设起了发射频率为甚低频的通信站。上个世纪五十年代后期,弹道导弹核潜艇问世,为了尽可能提高自身隐蔽性,其通常在大深度游弋待令,甚低频电波的入水深度已无法满足通信要求。为解决这一难题,专家根据无线电波频率越低穿透海水深度越大的原理,提出了超低频通信方案。该方案用超低频波来激励大地与电离层间空腔产生谐振,使电波传播到全球并实现海水大深度 “龙宫飞鸿”,从此超低频系统为解决潜艇远洋隐蔽通信立下汗马功劳。外军试验表明,潜艇在水下700米深左右可接收到激光信号,而在多云的白昼及夜间则不到600米。在1984年一项试验中,战斗机携带功率1瓦的激光器发送每秒数千比特速率信息,被水下300余米的潜艇接收到,且接受时潜艇航速不受限制。可见,激光通信具有穿透海水能力强、数据传输水平高、方向性好、设备轻小且能够抗截获、不易受核辐射影响等特点,因而为对潜通信带来了新的希望。但同时,人们也发现了它的致命缺陷:必须借助高空飞行的卫星或飞机,一旦卫星和飞机被击毁,蓝绿激光通信系统即会瘫痪,且激光通信也难以达到“以点盖面”,所以各国又开始了对潜通信新的探索。目前世界已被发现并运用的“龙宫飞鸿”手段有甚低频、极低频、蓝绿激光、中微子通信、卫星中继、高频以及声波等。由于海水是导电媒质,对电磁波具有很大的衰减作用,因而解决与潜航潜艇通信一直成为困扰各国的技术难题,从近些年军事强国研究发展看,完全理想的“龙宫飞鸿”方法还没出现,但相关领域核心项目已处于新技术革命的前夜。目前,潜艇通信浮标分为六种,其中综合通信浮标可通过短波发信机和超短波发信机向指挥中心发送信息;高速曳航浮标是一种可减小海水阻力、增强潜艇稳定性和隐蔽性的通信浮标;应急通信浮标是用于潜艇遇险救生、发射报警信号的通信浮标;消耗型无线电浮标是一种消耗型无线电系统,通信结束后会自动引爆并下沉;潜艇卫星终端浮标可以通过天线,向通信卫星定向发射和接收信息,然后由计算机进行信息处理。该方式速度快、容量大、方向性强、保密性能好;此外还有可回收系留光线浮标,可在水面特混编队与深潜潜艇间建立起稳定的双向通信。潜艇堪称水中暗藏的杀手,其突出的特点之一就是其隐蔽性,影响潜艇隐蔽性的因素很多,而潜艇的通信,特别是潜艇的主动发信行为则是潜艇暴露的重要因素之一。随着无线电测向技术的发明,利用岸基、舰载或机载无线电测向设备能测出潜艇发信时的位置,使潜艇招致打击。故此,各国都对潜艇的通信方法和新的通信技术进行了研究,目的就是在确保潜艇在满足必要的通信同时尽量增强潜艇的通信隐蔽性。潜艇通信的方法主要有无线电静默和快速通信。潜艇无线电静默是潜艇在规定的时间和海区内禁止无线电发信而只收信甚至不收信的隐蔽措施。一般在舰艇接敌前、通过敌占区或执行特殊任务的隐蔽航行时采用。目的是防止敌方利用无线电台和无线电测向设备获取已方舰艇的发信时间、功率、联络关系和电台移动的速度、方向,从而测到己方潜艇所在海区、数量、指挥关系、航速、航向和行动企图等情报。潜艇无线电静默有全面静默和单方静默,单方静默是只接收不发信。潜艇发信是海上潜艇对岸上指挥所、水面舰艇或飞机的发信,以无线电短波为主,也可采用卫星中继方式。潜艇发信所产生的电磁波辐射较易暴露潜艇位置,危及安全,在发信时只采用单向发信方式,信息力求简短,尽量提高发信速率,最大限度地压缩发信时间和次数。现在潜艇短波发信的传统人工方式已被淘汰,而被自动快速通信方式所取代。自动快速通信也称为“瞬间通信”或“猝发通信”,也称为“快速报”,十余组的电报可在零点几秒钟内发出。快速发信终端与瞬间大功率发信机结合,可在短时间内以5~6倍于平均输出功率的功率传输,利于远距离接收。潜艇还可利用通信卫星向岸上指挥所发信,通信速率极高,在短时间能交换大量信息,且不易被截获。潜艇发信时,根据情况上浮至水面,也可在水下将升降天线升至水面或利用浮于水面的拖曳浮标天线实施。潜艇通信的主要保密技术措施一是在通信设备中加入保密装置如密码机,抵制敌方对电文和话音内容的破译;二是使用快速通信设备,报文信息在瞬间发出,使电波在空中停留时间短于敌方侦测所需时间;三是利用卫星中继实行定向窄波束通信;四是利用扩频技术,使信息信号功率分散在很宽的射频频带内,掩蔽在背景噪声中,使敌方难以发现和截获。潜艇的发信机系统一般装有隐蔽调谐设备,将潜艇发信前的无线电波辐射减少到最低限度。为了加强舰艇通信保密,通常需要多种措施综合使用。岸上指挥所对潜艇发信网是由多座无线电发射台组成对潜发信体系,通常以甚长波发射台为主,按多点、纵深、疏散,并能相互代替的原则配置组成发信网,以增加对潜通信的覆盖面。各台均配有大功率短波发射机,岸上指挥所对潜艇的命令,指示和通报等,均在此网以甚长波和短波同时发出。网内各发射台之间、各发射台与对潜指挥所之间,均有通信和遥控线路相连,以便统一指挥、调度和传递对潜电报。前苏联建有9个大、中型甚长波发射台,其中4个在西伯利亚,3个在欧洲地区,2个在黑海地区。1958年,苏联向中国提出由中、苏两国在中国华南地区合建一个大功率长波发信台和远程收信台为其核潜艇服务,但这一要求无视中国的主权,被毛泽东主席断然拒绝。美国也有9个甚长波发射台,其中2个在亚洲,1个在澳洲,1个在中美洲,1个在欧洲,4个在本土和夏威夷,构成全球对潜发信网。岸上指挥所对海上潜艇的通信,主要使用甚长波、超长波无线电通信手段。为保持潜艇活动的隐蔽性,岸台一般采用定时通播即广播的方式向潜艇单向发信。对常规潜艇,主要使用频率为3~30千赫的甚长波和短波同时发信,潜艇按规定时间在水下10~15米处潜望镜深度用环形天线、或在40~80米深度用拖曳浮标天线接收甚长波信号,潜艇处于水面或潜望镜深度活动时还可接收短波信号。核动力潜艇由于通常在深海活动,甚长波穿透深层海水能力差,岸台主要使用频率为30~300赫的超长波发信,超长波穿透海水能力比甚长波大10倍,潜艇可在距水面100米以内用长度约600米的拖曳浮力电缆天线接收。超长波虽然穿透力大,但其传输速率较慢,发送3个字母的信号约需15分钟左右。故此,岸上指挥所必须发长报时,可先用超长波发简短的约定信号,令潜艇上浮至能接收甚长波、短波或微波信号的深度,再用高速报将信息发给潜艇。岸对潜通信的另一方式是卫星中继通信,岸上指挥所将发给潜艇的信息储存在岸站设备内,潜艇对岸上指挥所的信息可随时发出,并以主动取报方式自动接收岸上信息。其传输速率高,通信容量大,可靠性好,能在短时间内交换大量信息,但潜艇须上浮至水面或潜望镜深度,使其卫星天线露出水面指向卫星才能进行通信,不利于保持潜艇的隐蔽性。为保证岸潜通信的不间断,有的国家还尝试建立了机载对潜通信系统。该系统通常由1 0余架飞机组成对潜通信机群,每架飞机安装甚长波发信机和拖曳天线,飞机轮流升空对潜发信,潜艇则以慢速潜航在水下15米深度接收。岸上指挥所对潜艇的收信是由对潜收信网来达成的,对潜收信网是由多个收信点构成的对潜短波收信体系。因潜艇活动距离远、使用快速方式发出的信号短促微弱,当多艘潜艇在不同海区活动时,单个收信点无法可靠接收潜艇信号。为提高对潜艇信号的收全率和准确率,一般都以数个收信点组成对潜收信网。网内的收信点采用分散、梯次的方式进行配置,以保证最大限度地接收潜艇在不同距离、不同方向、不同时间发出的信息。各收信点与对潜指挥所间均有线路连接,收到信号后即可迅速传给对潜指挥所,指挥所将各收信点传来的信息进行人工或自动综合、判决后整理出完整的报文。为可靠地接收海上潜艇发出的短促、微弱的短波无线电信号,岸上设置的专门对潜收信点内设有多部高灵敏度短波接收机、快速收信终端和覆盖相应扇面的多副高增益收信天线,采用频率分集或空间分集方式对潜艇短波信号进行全时接收。潜艇通过通信卫星发信时,则由岸上卫星地面站自动接收。收信点或卫星地面站收到潜艇信号后,立即转发给对潜指挥所,指挥所通过对潜发信网给潜艇发出收据。舰潜协同通信是为保障水面舰艇与潜艇协同动作而建立的通信。在近距离时,水面舰艇对处于水面状态的潜艇可使用视觉通信或超短波通信;对处于潜望镜状态的潜艇可使用超短波通信;对处于水下的潜艇则使用水声通信或水中音响通信。在远距离时,一般通过岸上指挥所转达,即水面舰艇将给潜艇的信息发给岸上指挥所,岸上指挥所通过对潜发信网转发给潜艇;潜艇给远距离水面舰艇的信息,利用潜艇报告网发出,岸上指挥所再将此信息通过舰艇指挥网转发给水面舰艇。装有卫星终端的水面舰艇和潜艇间的通信,可利用卫星通信线路达成协同通信。水声通信是利用声波在水下传递信息而达成的通信,作为水下潜艇、水面舰艇间进行联络的近距离通信手段,通常有电话、电报和电传报等工作方式。通话时,话音质量较差;通报时,一般用人工手键以莫尔斯符号发出简短的约定信号,其通信距离远于通话距离。通信速度较慢,遁信质量易受海水温度、盐度和深度变化及海洋噪音等因素的影响;其通信距离,取决于发信者的发射功率、接收者的航速、接收机的灵敏度和通信海域的水文条件。在一般条件下,可以达数千米至数十千米,利用深海声道可以达上千千米。中国海军普遍装备的某型通信声呐,具有电传报、电话、电报和敌我识别测距等功能,功能较为先进。
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潜艇在水底是怎样和外界联系的
水底不可能有无线电信号吧!
我有更好的答案
在水中与外界通讯——利用无线电波潜艇要遂行军事任务必须要与外界有安全可靠的通信方式,短波在水中不能使用,因为短波在水中衰减得太快,为了解决此问题,可以采用浮标天线或浮力天线,即把天线通过一根长长的绳索施放到水面,这样潜艇在水下也可发射信号。实际上,这样仍然存在一个潜艇自我暴露的问题,因为潜艇在远距离用短波通信,其信号本身就不保密,可能被敌方截获破译,并测出潜艇的位置,而且露出水面的浮标天线也有被敌方雷达探测到的可能。目前潜艇在水下如不施放通讯浮标,是无法主动与岸上联络的,所以核潜艇只能被动地单方面接收岸上的无线电超长波信号或极长波信号,这是岸上向潜艇通信的主要方式。超长波的波长为1万到10万米,它能从空中钻入水里,在水中的衰耗比较小,穿透海水的深度最大可达30米,使水下的潜艇接收到岸上发来的电波。极长波的波长大于10万米,几乎可以在全球范围内实现对潜通信,穿透水层的深度达200米以上,即使在最大距离上也可达到水下80米左右。美国海军威斯康星州极长波通信试验基地于1972年做发射试验,一艘远在4600千米以外的大西洋水下120米处的美国黑鲹号核潜艇接收到了该台的信号。由于超长波和极长波发射设施非常庞大,占地达数平方千米,在潜艇上不可能安装,所以只能建在陆地,对潜艇来说,超长波通信和极长波通信只是单向广播式的通信,如果潜艇要接收岸上指挥机构的指令,必须按规定的时间和频率接收。潜艇在水下接收这种长波信号的深度是依据岸上长波发射台的发射功率大小决定的。由于极长波在单位时间内传送的信息量少,所以通讯速度很慢。据试验,发送20个英文字母需用几十分钟时间,只能给核潜艇发送一些预先规定好的简单易懂的信号,如给弹道导弹核潜艇发送发射核弹的命令等。随着激光技术的发展,人们又把目光投向卫星对潜激光通信。激光是极高频、频段在10千千赫以上(波长 3—30微米)的电磁波,通过卫星将信息发送或反射至潜艇。激光通信传输速率快,比极长波系统快几十万倍,具有方向性好、亮度高、能量集中、保密性强和有很强的抗核破坏能力等特性。激光通信设备可以做得轻便而经济,尤其天线小,一般天线仅几十厘米,重量不过几千克。激光通信的这些特点,可使潜艇在水下最佳安全巡航状态完成通讯任务。
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浮出水面联系呀
电磁波,长波可以再水下传播。或者浮出水面与外界联系。
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潜艇在水下是如何通信的?
潜艇在水下的通讯联络方式有两种:
一,水中通讯——利用声呐设备:
为了达到隐蔽的目的,潜艇大部分时间是在深水活动,声音在空气中的传播速度为每秒340米,而在水中高达每秒1435米。有一种水下通信声呐,它能向水中发射长短不一的声波信号,组成电报的密码,或将语言和声波相互转换来通话,它的任务是保证潜艇的集群活动或配合其它兵力通讯联络需要;敌我识别声呐是在水下偶然发现水面或水下潜艇时,用对口令的方式判断敌我,这种声呐发出一个特殊的信号(口令)询问对方,对方若是自己的潜艇,就回答一个信号,若不是就收不到信号,即使收到也不能正确回话。水中使用声纳是严格控制的,因为容易被敌方截获。
二,在水中与外界通讯——利用无线电波
潜艇要遂行军事任务必须要与外界有安全可靠的通信方式,短波在水中不能使用,因为短波在水中衰减得太快,为了解决此问题,可以采用浮标天线或浮力天线,即把天线通过一根长长的绳索施放到水面,这样潜艇在水下也可发射信号。实际上,这样仍然存在一个潜艇自我暴露的问题,因为潜艇在远距离用短波通信,其信号本身就不保密,可能被敌方截获破译,并测出潜艇的位置,而且露出水面的浮标天线也有被敌方雷达探测到的可能。
目前潜艇在水下如不施放通讯浮标,是无法主动与岸上联络的,所以核潜艇只能被动地单方面接收岸上的无线电超长波信号或极长波信号,这是岸上向潜艇通信的主要方式。超长波的波长为1万到10万米,它能从空中钻入水里,在水中的衰耗比较小,穿透海水的深度最大可达30米,使水下的潜艇接收到岸上发来的电波。极长波的波长大于10万米,几乎可以在全球范围内实现对潜通信,穿透水层的深度达200米以上,即使在最大距离上也可达到水下80米左右。美国海军威斯康星州极长波通信试验基地于1972年做发射试验,一艘远在4600千米以外的大西洋水下120米处的美国黑?号核潜艇接收到了该台的信号。由于超长波和极长波发射设施非常庞大,占地达数平方千米,在潜艇上不可能安装,所以只能建在陆地,对潜艇来说,超长波通信和极长波通信只是单向广播式的通信,如果潜艇要接收岸上指挥机构的指令,必须按规定的时间和频率接收。潜艇在水下接收这种长波信号的深度是依据岸上长波发射台的发射功率大小决定的。由于极长波在单位时间内传送的信息量少,所以通讯速度很慢。据试验,发送20个英文字母需用几十分钟时间,只能给核潜艇发送一些预先规定好的简单易懂的信号,如给弹道导弹核潜艇发送发射核弹的命令等。关于潜艇通信的一个惊人事实
关于潜艇通信的一个惊人事实
给潜艇发电报,天线要100多公里长!
潜艇,是当今海军的主力兵器之一。潜艇续航力大,火力猛,而且在水下航行,很难被发现和攻击。
但是,潜艇也有一个十分明显的缺点:
在水下手机没信号。(误)
确切地说--
由于海水相当于一个巨大的导体,有良好的电磁屏蔽效应,因此,在水下潜航的潜艇几乎收不到任何电视信号、手机信号、无线网络信号,或是大部分的军用电台通信。
那么潜艇怎么跟指挥部保持联系?上浮起来接收和发送电文?
这在二战后期就是死路一条,只要一上浮,潜艇就有很大概率被反潜机盯上。
好在通信专家们发现了一种可以让潜艇在水下也保持通信的方式:长波台。
海水对电磁波能量的吸收作用很强,但对于不同波长的电磁波又有所不同。波长越短、频率越高,在海水中的衰减就越厉害。但波长更长的电磁波,就能够稍微穿透一点海水。波长越长,电磁波的穿透力越强。甚长波和超长波电台发送的信号,能够进入几十米至一百多米的水中。
长波台是一个统称,实际上,波长在米的电磁波叫做长波,10万米到100万米的电磁波叫做甚长波,100万米到1000万米(1万公里)的电磁波叫做超长波。
甚长波电台能够穿透20多米的海水,二战末期德国海军已经在开始搞甚长波通信系统了。潜艇不需上浮在潜望镜深度就可以接受指挥部发来的甚长波电报。只是潜望镜深度对于潜艇来说仍然不够安全。
超长波电台能够穿透100米深的海水,这个深度也是平常潜艇战备巡航的航行深度。
所以,我们统称的长波台,实际上最为常用的是甚长波、超长波电台。
长波台的天线是一个很巨大、很巨大的东西。大家手里的手机也是一个无线电接收和发送装置,手机天线大概是这么大,满打满算几厘米长吧:
显然,军用无线电台不可能这么小,它大概有这么大:
然而,陆军用的短波电台的尺寸和长波台相比,实在是太小儿科了。
用于潜艇通信的长波台天线到底有多大呢?
不不不,不要被图片骗了,这只是长波台天线的一部分!
长波台的天线因为太长,所以不是竖直的,而是"横躺"着的。一百多米高的铁塔的作用,是把天线本体尽量和大地隔离开来,避免长波台发报的时候,信号质量受到地波干扰。
另外还要提醒一点,上面这张图仍然不正确。
这只是长波台天线的一部分!
那么长波台天线到底有多长?
"美国的超长波电台于1986年建成并投入使用。该电台由两部分组成,一部分位于威斯康星州,另一部分位于密执安州,两地相距258公里,两部分可以联合工作亦可以分别单独工作。其【天线总长135公里】,发信机共8部,一半工作,一半备用,总功率5. 28兆瓦。"
135公里,一部电台的总机房设在北京的话,天线会从北京延伸到天津还不止。
为什么这么长呢……因为长波台发送的电波,波长很长
(这不是废话)
天线的长度一般是波长的整数倍分之一,而天线的长度与信号的发送质量很有关系。
1000公里波长的超长波电台,一般都用1/8波长天线,也就是说天线长度是……公里。如果用1/16波长的天线也不是不可以,但是信号质量就没那么高了。
题外话,咱们用的4G手机,一般是工作在1.8~2.6G赫兹,频率换算成波长的话,手机使用的信号,波长在11~16厘米。
世界海军史上,日本是最早使甚低频技术达到实用化的国家之一,早在1929年便建成了佐佐美通信站;第二次世界大战中,德国海军在马德堡建立了甚低频通信站;英国海军也相继在路格维建设起了发射频率为甚低频的通信站。上个世纪五十年代后期,弹道导弹核潜艇问世,为了尽可能提高自身隐蔽性,其通常在大深度游弋待令,甚低频电波的入水深度已无法满足通信要求。为解决这一难题,专家根据无线电波频率越低穿透海水深度越大的原理,提出了超低频通信方案。该方案用超低频波来激励大地与电离层间空腔产生谐振,使电波传播到全球并实现海水大深度 "龙宫飞鸿",从此超低频系统为解决潜艇远洋隐蔽通信立下汗马功劳。
外军试验表明,潜艇在水下700米深左右可接收到激光信号,而在多云的白昼及夜间则不到600米。在1984年一项试验中,战斗机携带功率1瓦的激光器发送每秒数千比特速率信息,被水下300余米的潜艇接收到,且接受时潜艇航速不受限制。可见,激光通信具有穿透海水能力强、数据传输水平高、方向性好、设备轻小且能够抗截获、不易受核辐射影响等特点,因而为对潜通信带来了新的希望。但同时,人们也发现了它的致命缺陷:必须借助高空飞行的卫星或飞机,一旦卫星和飞机被击毁,蓝绿激光通信系统即会瘫痪,且激光通信也难以达到"以点盖面",所以各国又开始了对潜通信新的探索。
目前世界已被发现并运用的"龙宫飞鸿"手段有甚低频、极低频、蓝绿激光、中微子通信、卫星中继、高频以及声波等。由于海水是导电媒质,对电磁波具有很大的衰减作用,因而解决与潜航潜艇通信一直成为困扰各国的技术难题,从近些年军事强国研究发展看,完全理想的"龙宫飞鸿"方法还没出现,但相关领域核心项目已处于新技术革命的前夜。
目前,潜艇通信浮标分为六种,其中综合通信浮标可通过短波发信机和超短波发信机向指挥中心发送信息;高速曳航浮标是一种可减小海水阻力、增强潜艇稳定性和隐蔽性的通信浮标;应急通信浮标是用于潜艇遇险救生、发射报警信号的通信浮标;消耗型无线电浮标是一种消耗型无线电系统,通信结束后会自动引爆并下沉;潜艇卫星终端浮标可以通过天线,向通信卫星定向发射和接收信息,然后由计算机进行信息处理。该方式速度快、容量大、方向性强、保密性能好;此外还有可回收系留光线浮标,可在水面特混编队与深潜潜艇间建立起稳定的双向通信。
潜艇堪称水中暗藏的杀手,其突出的特点之一就是其隐蔽性,影响潜艇隐蔽性的因素很多,而潜艇的通信,特别是潜艇的主动发信行为则是潜艇暴露的重要因素之一。随着无线电测向技术的发明,利用岸基、舰载或机载无线电测向设备能测出潜艇发信时的位置,使潜艇招致打击。故此,各国都对潜艇的通信方法和新的通信技术进行了研究,目的就是在确保潜艇在满足必要的通信同时尽量增强潜艇的通信隐蔽性。
潜艇通信的方法主要有无线电静默和快速通信。潜艇无线电静默是潜艇在规定的时间和海区内禁止无线电发信而只收信甚至不收信的隐蔽措施。一般在舰艇接敌前、通过敌占区或执行特殊任务的隐蔽航行时采用。目的是防止敌方利用无线电台和无线电测向设备获取已方舰艇的发信时间、功率、联络关系和电台移动的速度、方向,从而测到己方潜艇所在海区、数量、指挥关系、航速、航向和行动企图等情报。潜艇无线电静默有全面静默和单方静默,单方静默是只接收不发信。
潜艇发信是海上潜艇对岸上指挥所、水面舰艇或飞机的发信,以无线电短波为主,也可采用卫星中继方式。潜艇发信所产生的电磁波辐射较易暴露潜艇位置,危及安全,在发信时只采用单向发信方式,信息力求简短,尽量提高发信速率,最大限度地压缩发信时间和次数。现在潜艇短波发信的传统人工方式已被淘汰,而被自动快速通信方式所取代。自动快速通信也称为"瞬间通信"或"猝发通信",也称为"快速报",十余组的电报可在零点几秒钟内发出。快速发信终端与瞬间大功率发信机结合,可在短时间内以5~6倍于平均输出功率的功率传输,利于远距离接收。潜艇还可利用通信卫星向岸上指挥所发信,通信速率极高,在短时间能交换大量信息,且不易被截获。潜艇发信时,根据情况上浮至水面,也可在水下将升降天线升至水面或利用浮于水面的拖曳浮标天线实施。
潜艇通信的主要保密技术措施一是在通信设备中加入保密装置如密码机,抵制敌方对电文和话音内容的破译;二是使用快速通信设备,报文信息在瞬间发出,使电波在空中停留时间短于敌方侦测所需时间;三是利用卫星中继实行定向窄波束通信;四是利用扩频技术,使信息信号功率分散在很宽的射频频带内,掩蔽在背景噪声中,使敌方难以发现和截获。潜艇的发信机系统一般装有隐蔽调谐设备,将潜艇发信前的无线电波辐射减少到最低限度。为了加强舰艇通信保密,通常需要多种措施综合使用。
岸上指挥所对潜艇发信网是由多座无线电发射台组成对潜发信体系,通常以甚长波发射台为主,按多点、纵深、疏散,并能相互代替的原则配置组成发信网,以增加对潜通信的覆盖面。各台均配有大功率短波发射机,岸上指挥所对潜艇的命令,指示和通报等,均在此网以甚长波和短波同时发出。网内各发射台之间、各发射台与对潜指挥所之间,均有通信和遥控线路相连,以便统一指挥、调度和传递对潜电报。前苏联建有9个大、中型甚长波发射台,其中4个在西伯利亚,3个在欧洲地区,2个在黑海地区。1958年,苏联向中国提出由中、苏两国在中国华南地区合建一个大功率长波发信台和远程收信台为其核潜艇服务,但这一要求无视中国的主权,被毛泽东主席断然拒绝。美国也有9个甚长波发射台,其中2个在亚洲,1个在澳洲,1个在中美洲,1个在欧洲,4个在本土和夏威夷,构成全球对潜发信网。
岸上指挥所对海上潜艇的通信,主要使用甚长波、超长波无线电通信手段。为保持潜艇活动的隐蔽性,岸台一般采用定时通播即广播的方式向潜艇单向发信。对常规潜艇,主要使用频率为3~30千赫的甚长波和短波同时发信,潜艇按规定时间在水下10~15米处潜望镜深度用环形天线、或在40~80米深度用拖曳浮标天线接收甚长波信号,潜艇处于水面或潜望镜深度活动时还可接收短波信号。核动力潜艇由于通常在深海活动,甚长波穿透深层海水能力差,岸台主要使用频率为30~300赫的超长波发信,超长波穿透海水能力比甚长波大10倍,潜艇可在距水面100米以内用长度约600米的拖曳浮力电缆天线接收。超长波虽然穿透力大,但其传输速率较慢,发送3个字母的信号约需15分钟左右。故此,岸上指挥所必须发长报时,可先用超长波发简短的约定信号,令潜艇上浮至能接收甚长波、短波或微波信号的深度,再用高速报将信息发给潜艇。
岸对潜通信的另一方式是卫星中继通信,岸上指挥所将发给潜艇的信息储存在岸站设备内,潜艇对岸上指挥所的信息可随时发出,并以主动取报方式自动接收岸上信息。其传输速率高,通信容量大,可靠性好,能在短时间内交换大量信息,但潜艇须上浮至水面或潜望镜深度,使其卫星天线露出水面指向卫星才能进行通信,不利于保持潜艇的隐蔽性。
为保证岸潜通信的不间断,有的国家还尝试建立了机载对潜通信系统。该系统通常由1 0余架飞机组成对潜通信机群,每架飞机安装甚长波发信机和拖曳天线,飞机轮流升空对潜发信,潜艇则以慢速潜航在水下15米深度接收。
岸上指挥所对潜艇的收信是由对潜收信网来达成的,对潜收信网是由多个收信点构成的对潜短波收信体系。因潜艇活动距离远、使用快速方式发出的信号短促微弱,当多艘潜艇在不同海区活动时,单个收信点无法可靠接收潜艇信号。为提高对潜艇信号的收全率和准确率,一般都以数个收信点组成对潜收信网。网内的收信点采用分散、梯次的方式进行配置,以保证最大限度地接收潜艇在不同距离、不同方向、不同时间发出的信息。各收信点与对潜指挥所间均有线路连接,收到信号后即可迅速传给对潜指挥所,指挥所将各收信点传来的信息进行人工或自动综合、判决后整理出完整的报文。
为可靠地接收海上潜艇发出的短促、微弱的短波无线电信号,岸上设置的专门对潜收信点内设有多部高灵敏度短波接收机、快速收信终端和覆盖相应扇面的多副高增益收信天线,采用频率分集或空间分集方式对潜艇短波信号进行全时接收。潜艇通过通信卫星发信时,则由岸上卫星地面站自动接收。收信点或卫星地面站收到潜艇信号后,立即转发给对潜指挥所,指挥所通过对潜发信网给潜艇发出收据。
舰潜协同通信是为保障水面舰艇与潜艇协同动作而建立的通信。在近距离时,水面舰艇对处于水面状态的潜艇可使用视觉通信或超短波通信;对处于潜望镜状态的潜艇可使用超短波通信;对处于水下的潜艇则使用水声通信或水中音响通信。在远距离时,一般通过岸上指挥所转达,即水面舰艇将给潜艇的信息发给岸上指挥所,岸上指挥所通过对潜发信网转发给潜艇;潜艇给远距离水面舰艇的信息,利用潜艇报告网发出,岸上指挥所再将此信息通过舰艇指挥网转发给水面舰艇。装有卫星终端的水面舰艇和潜艇间的通信,可利用卫星通信线路达成协同通信。
水声通信是利用声波在水下传递信息而达成的通信,作为水下潜艇、水面舰艇间进行联络的近距离通信手段,通常有电话、电报和电传报等工作方式。通话时,话音质量较差;通报时,一般用人工手键以莫尔斯符号发出简短的约定信号,其通信距离远于通话距离。通信速度较慢,遁信质量易受海水温度、盐度和深度变化及海洋噪音等因素的影响;其通信距离,取决于发信者的发射功率、接收者的航速、接收机的灵敏度和通信海域的水文条件。在一般条件下,可以达数千米至数十千米,利用深海声道可以达上千千米。中国海军普遍装备的某型通信声呐,具有电传报、电话、电报和敌我识别测距等功能,功能较为先进。
甚长波、超长波无线电对潜通信手段自身存在一定的局限性,长波台在战时往往是敌方攻击的重点目标。甚长波一般穿透海水的能力在10~15米,数据率约为75bit/s,潜艇为保证有效收信,必须上浮到潜望镜深度以4节左右的固定航向航行,这对潜艇的隐蔽性带来不利。超长波穿透海水的能力虽然比甚长波要强的多,对潜艇收信时的隐蔽性几乎没有影响,但由于其数据率极低,不到lbit/s,故此只能发送简单的、约定的报文。而采用拖曳上浮天线的方式也有着固有的弊端,拖曳天线收放机构及天线线缆对水密要求高、收放耗时长,拖曳天线放出后潜艇无法机动,对潜艇的隐蔽性带来影响。故此,研制新型的对潜通信手段也就十分必要。
对潜蓝绿激光通信是以激光作为信息载体的对潜通信,波长为470-540毫微米的蓝绿激光穿透海水的能力远比甚长波和超长波强,其最大穿透海水进行通信的深度可达到600米,且数据传输速率远高于超长波,这对于潜艇至关重要的隐蔽性而言,毫无疑问是大有益处的。激光对潜通信有星载、陆基和机载三种工作方式,星载方式是激光发射机安装在卫星上,地面站通过射频信道将信息发送给卫星,由卫星通过激光信道转发给潜艇。陆基方式,设在地面的激光发射机,将激光束射向空载反射器,空载反射器再将激光束反射给水下潜艇。机载方式,激光发射机安装在飞机上,地面站通过射频信道将信息发送给飞机,再通过机载激光发射机将信息转发给潜艇。蓝绿激光对潜通信的通信容量大,数据传输率高,方向性和保密性好,抗干扰能力强,可进行全球通信。但激光对潜通信也有着设备复杂,技术难度较大的问题。对潜蓝绿激光通信随有着较多的长处,但目前基本上尚处于研制、试用阶段,前景难料。
中微子通信是以中微子作信息载体的对潜通信,中微子是一种不带电的、质量比中子小得多的基本粒子,其运动速度接近光速,穿透力极强,中微子即使穿透地球,其能量也仅损失百亿分之一,中微子是直线传播,无反射、折射、散射现象,抗干扰性和保密性好。由中微子加速器和传感器构成的中微子束通信系统,是岸对深潜潜艇连续、可靠、保密的理想通信手段,中微子对潜通信也是世界各国研究的重点之一。
中国海军对潜通信网络建立较早,在发展核潜艇的同时,也同步建立起全面完善的对潜发信网。中国海军潜艇通信的技术发展较快,不但有健全的长波发射台、卫星通信网,而且在潜艇低频通信上已经具有国际领先水平,研制完成世界上最大功率、最高灵敏度的低频通信系统研制,创造了通信距离最远和通信深度最深的世界之最,海军司令员吴胜利对此如是评价:海军新型潜艇装备了低频通信系统,水下生存能力明显提高、水下突防能力明显增强!}

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