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潛艇與陸海空是怎樣通信的?

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由于潛艇活動隱蔽的需要,岸對潛通信與岸艦通信相比,具有以下特點:①因潛艇主要在水下活動,岸對潛通信實質上是岸對水下通信;海水對電磁波的傳播,波長越長衰減越小,所以岸對潛通信主要使用無線電甚長波和超長波波段。②為適應海上潛艇活動的隱蔽性要求,通常采用定時單向發信(廣播)方法。③因通信手段的限制和保密要求,岸對潛主要的通信方式為簡短的密碼電報和約定信號。④為保障對海上遠距離、多方向、多艇群的水下通信,岸上需建立龐大的專用對潛通信體系(對潛發信網和對潛收信網)。

對潛甚長波發信 甚長波是波長為100~10千米(頻率為3~30千赫)的電磁波,在海水中衰減較小,其入水深度在20米左右。甚長波發信臺規模龐大,功率為十數千瓦至數兆瓦,其山谷天線或鐵塔天線高度在200米以上,天線場地占地數平方千米,地網導線總長1000千米以上;若用氣球舉升天線,其高度超過1500米。岸上指揮所通過甚長波發信臺進行對潛通信時,通常采用定時單向發信(廣播)方法;為適應潛艇續航力大、活動面廣的特點,世界主要海軍國家都在陸地上建立多座甚長波發信臺,按多點、縱深、疏散并能相互代替的原則配置而成的對潛發信網,使甚長波對潛信號覆蓋潛艇主要作戰海域甚至全球。美國建有9座大、中型甚長波發信臺,其中2座在亞洲,1座在澳洲,1座在中美洲,1座在歐洲,4座在本土和夏威夷,構成全球對潛發信網。前蘇聯也建有9座大、中型甚長波發信臺,其中4座在西伯利亞,5座在歐洲地區。中國從20世紀50年代起,已陸續建立多座大、中型甚長波發信臺,形成布局合理、使用靈活、通信覆蓋面廣的對潛發信網。

甚長波發信臺信號傳輸衰減小,穩定可靠,受自然和核爆炸引起的電離層騷擾影響小,但其信道頻帶較窄,只能傳輸低速電報,不能通話;尤其是地面大型發信臺,設備技術復雜,造價昂貴,天線規模龐大,隱蔽偽裝困難,戰時是敵方打擊的重點目標,且一旦遭破壞則難以恢復。為保障戰時對潛指揮穩定,除地面固定發信臺外,有的國家建造了機動(機載或車載)對潛甚長波發信臺,其天線部分利用飛機拖曳或氣球升舉。如美國20世紀60年代研制成功的“塔卡木”(TACAMO-take charge and move out)機載甚長波發信系統,是將甚長波發信機、拖曳天線及控制監測系統安裝在特制的大型飛機上,分別擔負太平洋和大西洋的對潛發信。工作時,每架飛機沿小半徑圓圈連續飛行10余小時,數架飛機輪番升空,保證任何時候都有1架飛機在大洋上空執行任務。機載甚長波發信系統,具有靈活機動、較高抗干擾能力、不易被發現和不易受攻擊等優點,適應性強,可單獨使用,也可與地面固定臺同時使用。主要任務:平時,可承擔部分對潛發信業務;戰時,當地面固定臺被摧毀或遭受嚴重破壞時,擔負起全部對潛發信任務。“塔卡木”系統經數十年不斷改進,已成為美國全球戰略性應急通信手段之一。

對潛超長波發信 20世紀60年代,戰略導彈核潛艇研制成功,為保證核潛艇的安全和核襲擊的突然性,核潛艇必須經常處于深潛狀態。由于甚長波入水深度有限,無法滿足岸對深潛潛艇的指揮要求,從50年代末,即著手研究超長波對潛發信系統。

超長波是波長為10~1兆米(頻率為30~300赫)的電磁波,它在海水中衰減小,約是甚長波入水衰減率的1/10,潛艇接收深度可比甚長波大10~20倍,且基本不受自然和核爆炸引起的電離層騷擾的影響,穩定可靠,可覆蓋全球;主要缺點是傳輸速率極低,發3個字母組成的信號約需15分鐘,通常用于岸上指揮所向大洋深潛潛艇發送重要的加密指揮信號(如核武器使用等),或以約定信號通知深潛潛艇上浮至能接收甚長波、短波或微波信號的深度,再用高速電報將詳細內容發給潛艇。

超長波發信臺規模龐大,通常裝備數部至數十部功率為兆瓦級的發信機,天線總長達數百到數千千米;但超長波發信機及其天線均可設在地下,且天線遭部分破壞后仍可工作,生命力比甚長波發信臺強。至80年代末,全球建成并投入使用的超長波發信臺有2~3座。

對潛衛星中繼通信 岸上指揮所與海上潛艇間,通過通信衛星中繼轉發而達成的通信。岸上指揮所發給潛艇的電報,可隨時儲存在衛星岸站設備里,潛艇給岸上指揮所的電報可隨時發出,并以“主動取報”方式自動接收岸上信息。傳輸速率高,通信容量大,可靠性好,能在短時間內交換大量信息;但衛星通信主要工作在微波波段,而微波是不能穿透海水的,潛艇只有將天線露出海面才能進行通信,對潛艇隱蔽性帶來不利影響。衛星通信傳輸速率高,數秒之內即可完成岸潛間信息交換任務,一般情況下也不易被敵方偵測。

對潛輔助發信方式 岸對潛信息傳遞,除甚長波、超長波發信及衛星通信外,還有一些輔助發信方式,供在特殊情況下使用。

對潛通信浮標發信 岸上指揮所可通過飛機或水面艦艇在潛艇活動海區投放通信浮標,通過浮標對水下潛艇進行發信。發信時將報文或約定信號輸入浮標,然后投放。浮標入水時,在水面附近進行第一次發送,然后下降到預定深度進行第二次發送,在同一深度停留5分鐘再發送一次即沉入海底,整個過程約持續17分鐘。

對潛短波發信 對潛短波發信臺,功率數千瓦,通常與甚長波發信臺建在一起,由甚長波發信臺統一鍵控,發送岸對潛電報,作為甚長波的輔助方式,供處于水面狀態的潛艇(或水下潛艇天線伸出水面時)接收岸上指令。

正在研制、探索中的對潛發信手段 岸對潛發信手段,雖然根據潛艇作戰性能不斷提高而日益發展,但仍不夠理想,如甚長波入水太淺,難以滿足對深潛潛艇的發信需要,且抗毀性差;超長波雖入水深度大為提高,但傳輸速率太慢,只能起“門鈴”作用;衛星通信雖然傳輸速率很高,但電波不能入水,需潛艇浮出或接近水面才能通信。所以主要海軍國家一直在研制和探索新的對潛發信手段。

對潛藍綠激光發信 是以激光作為信息載體對水下潛艇進行的單向發信。波長為470~530毫微米的藍綠波段激光,穿透海水的能力遠比甚長波強而與超長波相近,且傳輸速率遠高于超長波,在氣象與海況良好的條件下,可使高速航行于水下數百米深處的潛艇接收到信息。其對潛發信有3種方式(見圖):①星載方式。激光發射機安裝在衛星上,地面站通過射頻信道將信息發給衛星,由衛星通過激光信道轉發給潛艇。②陸基方式。設在地面的激光發射機,將激光束射向空載反射器,空載反射器再將激光束反射給潛艇。③機載方式。激光發射機安裝在飛機上,地面站通過射頻信道將信息發給飛機,再通過機載激光發射機將信息發給潛艇。

20世紀80年代初,藍綠激光對潛發信試驗成功,但易受大氣中的云、霧,海面波浪和海水的透明度的影響使激光產生衰減;陽光中的藍綠光也會混入,降低信噪比等,需要潛艇采用靈敏度高、視場寬和頻帶窄的濾波接收器。盡管對潛藍綠激光發信在技術上還有難題通訊,但就其信息量、抗干擾性、生命力和效能而言,都優于甚長波和超長波發信,是新型的、具有發展前途的對潛發信手段。

對潛中微子發信 是以中微子為信息載體的對水下潛艇進行的單向發信。中微子是一種不帶電的、質量比中子小得多的基本粒子,其運動速度接近光速,穿透力極強,直線傳播,無反射、折射、散射現象,抗干擾性和保密性好。中微子發射機不需要甚長波、超長波那樣大的天線,可以建在地下指揮所內,其傳播不受太陽活動或核輻射影響。由中微子加速器和傳感器構成的中微子系統,是岸對深潛潛艇連續、可靠、保密的理想發信手段,有著廣闊的發展潛力,它的應用將是對潛發信的一個重大變革。此系統尚處于探索階段。

對潛收信 岸上指揮所通過多種手段向海上潛艇進行單向發信(發出指示、命令及情況通報等),只有收到潛艇發出的信息(對指示、命令執行情況及海上情況報告等)后,才完成雙向信息交流,形成一個完整的“通信”過程。

海上潛艇對岸上發信除衛星中繼方式外,主要使用短波進行單向發信。由于潛艇活動距離遠,發信功率有限,發信時間短促(通常在1秒鐘以內),岸上指揮所為可靠地接收海上潛艇發出的短促、微弱的短波無線電信號,必須設置專門的對潛收信點。收信點內有多部高靈敏度接收機和有關終端機,架有覆蓋相應扇面的多副高增益天線,采用頻率分集或空間分集方式對潛艇發信進行全時接收。

當多艘(群)潛艇在不同海區活動時,單個對潛收信點無法可靠地接收潛艇信息通訊,一般都以數個收信點組成對潛收信網,以提高對潛收信的收全率和準確率。網內的收信點采用分散、梯次配置,以保證最大限度地接收潛艇在不同距離、不同方向、不同時間發出的信息。各收信點都與對潛指揮所有線路連接,收到潛艇信息后,迅速傳遞給指揮所,指揮所將各收信點傳來的信息進行人工或自動判決,整理出完整的報文。

簡史與發展趨勢 岸對潛通信是隨著科技進步和潛艇活動方式的變化而發展的。20世紀以前的潛艇發展史上,潛艇僅靠簡易的視覺通信手段對外進行近距離通信,尚無遠距離通信手段,實際上不存在岸對潛通信問題。20世紀初,無線電在海軍的應用,潛艇裝備了無線電通信設備,建立了岸潛間遠距離通信系統,由于當時潛艇以水上活動為主,岸對潛通信與對水面艦艇通信一樣,以短波雙向通信為主。第二次世界大戰期間,由于海軍飛機和雷達觀察設備用于反潛搜索,迫使潛艇轉入以水下活動為主,岸對潛遂改用甚長波單向定時發信方式,短波通信降為輔助手段。50年代初,出現戰略導彈潛艇,隨著海洋監視衛星和遙感技術的發展,戰略導彈潛艇的活動深度愈益增大,甚長波已滿足不了大深度通信要求,為解決深海通信問題,50年代末開始研究超長波,并于70年代投入使用,70年代后繼續研制、探索其他對潛通信新途徑。現代對潛通信將是一個多元化的完整體系,融甚長波、超長波、衛星、藍綠激光和中微子等通信系統于一體的綜合體系。以各系統之間有機結合和最佳配置來完成未來戰爭所需對潛通信任務。

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