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核潜艇在深潜,甚至是在冰层下深潜时,是如何保证通讯畅通的?

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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。

▲大型天线

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。

▲潜艇拖拽天线

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,或着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。

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。

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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我的回答是——基本没有通信,谈何畅通?

现代潜艇作战,为了保持航行的隐秘性,潜艇有时候连发动机都不敢开,纯粹靠着舵在洋流中漂行。越来越先进的各种对潜艇监测监控,让潜艇不得不长时间保持超高的“安静度”,更不要说保持对外界通信了,难不成你还想让潜艇陪岸上聊骚?

所以,核潜艇在水下航行时,基本处于不露头状态,更不会发送无线电波。所谓“畅通”的通信,对一艘保持着“静默”状态的潜艇来说是不可能的。

核潜艇的战略武器,关系到国家核威慑力以及军事平衡,所以现代对核潜艇的监控几乎出于无孔不入的状态。每一艘核潜艇从出入港开始便进入了持续的“情报战”之中,休假的艇员、捕风捉影的航迹、水声特征、航速与航行的范围评估……这场情报战能从地面打到水里,从水里打到太空。

不仅仅是核潜艇,常规潜艇也是如此严格,只要鱼入大海,外界对潜艇的动向只有事先安排的作战计划能纸面评估,具体的动向只有艇员自己知道。许多潜艇事故,都是在演习或任务时间过了己方才知道出了事。

何况电磁波在水中的衰减非常厉害,穿透力奇差无比,否则潜艇为何要用声呐探测,而不使用飞机军舰那样的电磁波雷达探测呢?

那么核潜艇当真不与外界有一点联络么?那自然也是不可能的。

不与外界做联系,潜艇也就无法接受指令,更无法上报自己的情况。所以,核潜艇采用的是折中方案——1.通过短时间、低目标、高穿透的长波电台接受命令;2.通过上浮浮标到水面的方式发送通讯;3.硬浮上去,探出天线联络。

所谓“长波电台”,简单的可以理解为一台超大的长波广播站。长波水中衰减相对较弱;潜艇接受的超长波,波长1万-10万米,可以穿透30米水深,更深一些也可以通过计算机降噪和纠错来完成。极长波则可以实现全球对潜艇通信,穿透100-200米水深,但这种技术目前还是试验阶段。

然而潜艇只能被动接受这些“广播”,长波台占地面积非常庞大,这种高功率大型设备动辄占用上千米面积,功率越大,通讯能力越强,所以潜艇根本用不起。而且这些长波还有个老毛病——带宽不足。

长波能传递的信息容量很少,想传达翔实的指令是不可能的,只能采用一些简略词汇或预备好的名称代号,尽可能的传达命令。就这还是有时间限制的,为了避免信息被捕捉,信号被跟踪,潜艇需要约定时间和通讯长度,在专门的“通讯窗口时间”进行命令接收。

最早的长波台是日本1927年在爱知县建设的“JND台”,或者叫“依佐美送信所”,日本称之为“世界最大級の長波通信設備「依佐美送信所」”。这座长波台使用了8座250米高的铁塔,构成1.4千米的L型天线送信。整个二战时期,依佐美送信所不光为日军潜艇送信,还帮助了德国和意大利的潜艇部队。

战争结束以后,“JND台”被美军没收,从此成了太平洋地区重要的美军潜艇通讯设施。也正是因为眼红这个东西,苏联人在1958年因为“长波台”问题搞得太霸道,最终导致了中苏翻脸。要知道,有了这么个东西,苏联可以把潜艇通讯向太平洋扩展5000千米。

“JND台”一直被美军边修边建的用到1993年才停机,天线最终在1997年被拆掉。但日本人继续维持了一个“纪念馆”。同时他们也修了个“JJI台”,也就是现在的虾野送信所。这个长波台可以让日本的潜艇信号从太平洋覆盖到印度洋。

除了长波台,剩下的就是上浮浮标的短波通信了,这也是核潜艇唯一能与外界“对话”的手段,但这种通讯方式的使用比长波台更加严格,毕竟短波太过于明显,清晰的信号既显眼又容易被捕获,即便加密,破解无非是个时间问题。甚至还能轻松的反向定位,让潜艇暴露身形。

所以,不到必要关头,潜艇根本就不会与外界长时间的通讯,选个不是那么危险的地段,找个估计没人注意的时间,啪啪啪发完基本信息赶紧走。聊骚=死。

那么又到最后的未来科技环节了,电磁波既然不靠谱,那么不用电磁波不就结了?现代许多国家都将潜艇通讯技术寄托在“激光通讯”上,物理上光其实也是电磁波,通过激光频率通讯并非难事。

但单纯的激光送信并非完整的“通讯”,太空还需要设置专门的“反射镜卫星”或者干脆就是“激光通信发射卫星”,这样有来有回才能聊骚嘛。

那么,就到这里了,欢迎大家交流。

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