На подводных лодках не работает обычная радиосвязь, так как вода служит экраном, который не пропускает радиоволны
Несмотря на все существующие современные коммуникационные технологии, на земле есть места, где привычные средства связи не работают. Например, подводные лодки, погруженные даже на небольшую глубину, не могут принять сигнал сотовой или спутниковой связи. Вода попросту поглощает эти радиоволны, то есть служит своего рода экраном. Поэтому связь с субмаринами является технически очень сложной задачей, связанной со множеством проблем. В большинстве случаев для передачи и приема данных, подводная лодка просто всплывает на перископную глубину и поднимает антенну. Но в таком случае она раскрывает свое местоположение и становится уязвимой, что иногда недопустимо. Поэтому для связи с боевыми субмаринами, которые неделями или даже месяцами находятся на большой глубине, инженерам в середине прошлого века пришлось идти на невероятные ухищрения, которые используются по сей день.
Как реализована радиосвязь на подводных лодках
Надежная и стабильная связь с военными подводными лодками крайне важна. К примеру, существуют субмарины ядерной триады, которые несут на борту ракеты с ядерным зарядом. В любой момент времени они должны быть готовы принять сигнал и выполнить боевую задачу, в противном случае от их использования не будет смысла. В середине прошлого века инженерам удалось найти решение этой проблемы. Им удалось реализовать связь при помощи сверхдлинных волн, способных проникать под воду на большую глубину.
Сверхнизкочастотная радиосвязь — сложная и медленная
Сверхдлинными называют радиоволны, частотный диапазон которых находится в пределах от 3 до 300 Герц. Их делят на два типа: крайне низкие частоты (КНЧ) от 3 до 30 Герц и сверхнизкие частоты (СНЧ) от 30 до 300 Герц. Оба типа этих волн способны распространяться в морских и океанических водах. Причем КНЧ волны лучше справляются с этой задачей, чем СНЧ.
Однако использование этих волн связаны с серьезными техническими трудностями, что объясняется их невероятно большой длиной. К примеру, длина волны с частотой 82 Гц составляет 3658 км. Для их передачи нужны сопоставимые по размеру антенны, построить которые, конечно же, невозможно. Однако инженеры все же придумали как решить эту проблему — они закопали в землю на большую глубину два подключенных к передатчику электрода на расстоянии 40-50 км друг от друга.
Схема передачи СНЧ сигнала на подводную лодку
Линии протекания тока между электродами проникают в землю и используют участок земли между электродами как гигантскую антенну. В результате сигнал СНЧ излучается самой землей. Он легко преодолевает большую глубину и достигает антенн на подводных лодках, представляющих собой длинные металлические троса. По такому принципу работает станция связи “ЗЕВС”, расположенная на Кольском полуострове, которая использует частоту 82 Герца. К слову, о существовании такого передатчика стало известно только в 1990 году, так как он долгое время был засекречен.
Надо сказать, что данная технология далеко не идеальна. Передатчик СНЧ не только очень сложный, но и имеет крайне низкий КПД. На каждый излученный ватт электромагнитной энергии, передатчик требует 100 кВт электрической энергии. Поэтому для его питания требуется отдельная электростанция. Разумеется, на борту подводной лодки невозможно установить ни передатчик, ни антенну для излучения сигнала. Поэтому связь с лодкой односторонняя.
Для приема СНЧ сигнала на большой глубине используют трос-антенны
Кроме того, скорость передачи данных таким способом крайне низкая — всего несколько знаков в минуту. Для решения этой проблемы на подводную лодку передают короткие условные сигналы, каждый из которых означает определенную команду. Поэтому перед отплытием экипажу выдается таблица для расшифровки сигнала.
Так как для принятия сигнала антенна должна быть вытянутой, подводная лодка должна плыть, то есть буксировать трос, иначе никакие команды получить не удастся. Правда, для приема сигнала на малых глубинах используются магнитные антенны, которые находятся в надстройке лодки.
Радиоволны очень низкой частоты для связи на малых глубинах
Радиоволны очень низких частот (ОНЧ) относятся к диапазону 3-30 кГц. Они не требуют использования гигантских антенн и тоже способны проникать в воду, но не глубже 20 метров. Чтобы принять ОНЧ сигнал на большой глубине, субмарины обычно используют буй с антенной. Он принимает данные и передает их на подводную лодку по кабелю. Благодаря малым размерам, буй не обнаруживается противником. Кроме того, для обеспечения скрытности, передача сигнала может начаться после того, как лодка отплывет от буя на безопасное расстояние.
Для связи с подводными лодками «Самолет судного дня» имеет трос-антенну длиной 8 км
Впервые передатчик ОНЧ «Галиаф» был построен в Германии еще в 1943 году. Что самое интересное, после окончания войны он был перевезен в СССР и используется ВМФ РФ по сей день. Разумеется, кроме него работают и другие передатчики ОНЧ, а также ряд ретрансляторов, которые вместе образуют развернутую радиосеть.
Впервые ретрансляторы в СССР для работы в этом частотном диапазоне были созданы в 70-х годах. Они представляли собой специальные подводные лодки, оборудованные приемником и передатчиком. Они обеспечивали связь с командным пунктом из любой точки мира. В рамках этого проекта было создано всего три субмарины на базе подлодок проекта 629.
Кроме того, с этой же целью были созданы самолеты-ретрансляторы, которые используются ВМФ РФ по сей день. Они оснащены барабанами с выпускаемой тросовой антенной длиной 8,6 км, а также приемо-передатчиком. Такие самолеты также имеют на борту оборудование для приема тропосферной связи и шифрования данных. К слову, аналогичным оборудованием оснащен самолет судного дня “Ил-80”.
Американский воздушный командный пункт E-6 Mercury, обладающий ОНЧ передатчиком и 8-километровой антенной
Аналогичные самолеты используют и ВМС США. К ним относится E-6 Mercury, построенный на базе пассажирского Боинга 707. Собственно говоря, он же служит и командным пунктом на случай ядерной войны. Кроме того, функцию ретранслятора способен выполнять самолет E-4A, в основе которого лежит Боинг-747. Эти самолеты имеют такую же трос-антенну, как и российские аналоги.
Альтернативные виды связи на подводных лодках
Радиосвязь — не единственный вид связи, который используется на подводных лодках для передачи информации. Как известно, в воде отлично распространяются звуковые волны. Поэтому в СССР и США для передачи сообщений использовали громкоговорители и гидрофоны. Чтобы подводная лодка могла их принять, на участках морского дна, куда часто заплывали субмарины, устанавливали специальное акустическое оборудование, которое соединяли с наземными пунктами связи при помощи кабелей.
Схема комбинированной связи при помощи буя
В настоящее время используют комбинированный вид связи в виде буев. Они всплывают на поверность и принимают обычную радиосвязь, а затем преобразует ее в акустические волны, которые может принять подводная лодка на большой глубине.
Переходите по ссылке на наш ЯНДЕКС.ДЗЕН КАНАЛ. Мы подготовили для вас множество интересных, захватывающих материалов посвященных науке.
Кроме того, односторонняя связь с субмариной может быть установлена при помощи взрывов. Взрывы, происходящие через определенный промежуток времени, фиксируются гидроакустиком на борту подводной лодки и расшифровываются подобно азбуке Морзе. Как вы видите, все технологии очень старые, но ничего более прогрессивного за последние более полувека придумать пока не удалось.
