Radio to rodzaj komunikacji bezprzewodowej, w której nośnikiem sygnału jest fala radiowa, która rozchodzi się na dużą odległość. Istnieje opinia, że pod wodą nie można przesyłać sygnałów radiowych. Spróbujmy to rozgryźć dlaczego niemożliwe jest prowadzenie komunikacji radiowej między okrętami podwodnymi, i czy tak jest naprawdę.
Jak działa komunikacja radiowa między okrętami podwodnymi:
Propagacja fal radiowych odbywa się zgodnie z tą zasadą: ten, kto nadaje sygnał o określonej częstotliwości i mocy, tworzy falę radiową. Następnie wysyłany sygnał moduluje do drgań o wysokiej częstotliwości. Odebrany sygnał zmodulowany jest emitowany przez specjalną antenę w określonych odległościach. Gdy odbierany jest sygnał fal radiowych, modulowany sygnał jest wysyłany do anteny, która jest najpierw filtrowana i demodulowana. I tylko wtedy możemy otrzymać sygnał różniący się od sygnału, który był pierwotnie transmitowany.
Fale radiowe o najniższym zasięgu (VLF, VLF, 3-30 kHz) z łatwością przebijają się przez wodę morską na głębokość do 20 metrów.
Na przykład łódź podwodna, która nie znajduje się zbyt głęboko pod wodą, mogłaby wykorzystać ten zasięg do nawiązania i utrzymania łączności z załogą. A jeśli weźmiemy łódź podwodną, ale pod wodą jest znacznie głębiej i ma długi kabel, na którym zamocowana jest boja z anteną, to też będzie mogła korzystać z tego zasięgu. Z uwagi na to, że boja jest zainstalowana na głębokości kilku metrów, a nawet ma niewielkie wymiary, znalezienie wrogów z sonarami jest bardzo problematyczne. „Goliat”, to jeden z pierwszych nadajników VLF, zbudowany podczas II wojny światowej (1943) w Niemczech, po zakończeniu wojny przeniesiony do ZSRR, a w latach 1949-1952 reanimowany w rejonie Niżnego Nowogrodu i jest tam używany do dziś.
Zdjęcie lotnicze nadajnika ELF (Clam Lake, Wisconsin, 1982)
Fale radiowe o najniższej częstotliwości (ELF, do 3 kHz) z łatwością przenikają przez skorupę ziemską i morza. Stworzenie nadajnika ELF to strasznie trudne zadanie ze względu na ogromną długość fali, np. sowiecki system Zeus wytwarza częstotliwość 82 Hz (długość fali – 3658,5 km), a amerykański marynarz – 76 Hz (długość fali – 3947,4 km). Ich fale są współmierne do promienia Ziemi. Stąd widzimy, że budowa anteny dipolowej o połowie długości fali (o długości ≈ 2000 km) jest na obecnym etapie celem nieosiągalnym.
Podsumowując wszystko, co zostało powiedziane powyżej, musimy znaleźć taki fragment powierzchni ziemi, który będzie charakteryzował się stosunkowo niskim przewodnictwem i dołączyć do niego 2 gigantyczne elektrody, które znajdowałyby się w odległości 60 kilometrów względem siebie .
Ponieważ wiemy, że przewodność właściwa Ziemi w części elektrod jest zadowalająco niska, więc prąd elektryczny pomiędzy elektrodami wnikałby zasadniczo w głąb naszej planety, wykorzystując je jako element gigantycznej anteny. Należy zauważyć, że głównym źródłem niezwykle wysokich trudności technicznych takiej anteny, tylko ZSRR i USA miały nadajniki ELF.
Komunikacja z okrętami podwodnymi, gdy są one zanurzone, jest dość poważnym problemem technicznym. Główny problem polega na tym, że fale elektromagnetyczne o częstotliwościach stosowanych w tradycyjnej komunikacji radiowej są silnie tłumione podczas przechodzenia przez grubą warstwę materiału przewodzącego, jakim jest słona woda.W większości przypadków wystarczy najprostsze rozwiązanie: wypłyń na samą powierzchnię wody i unieś antenę nad wodę. Ale to rozwiązanie nie wystarczy dla atomowej łodzi podwodnej. Okręty te zostały opracowane podczas zimnej wojny i mogły być zanurzone na tygodnie, a nawet miesiące. Niemniej jednak musieli natychmiast wystrzelić pociski balistyczne w przypadku wojny nuklearnej.
Będąc na głębokości peryskopowej, łódź może podnieść ten sam peryskop i wykorzystać zainstalowane na niej anteny do komunikacji radiowej. Problem w tym, że taki peryskop, zawieszony na antenach, doskonale rozda łódź, ponieważ może być wykryty przez różne radary wroga. Ciekawe, że starają się, aby peryskopy nowoczesnych łodzi w ich części powierzchniowej nie rzucały się w oczy (używając technologii, że tak powiem, „Stealth”). Co więcej, starają się zminimalizować czas, w którym peryskop znajduje się nad wodą: np. peryskop może się wznieść, wykonać bardzo szybkie skanowanie horyzontu, przesłać krótkie wiadomości przez satelitę za pomocą specjalnego rodzaju sygnałów i natychmiast schować się pod wodą .
Komunikacja z zanurzonymi okrętami podwodnymi odbywa się w następujący sposób:
transmisja akustyczna
Dźwięk może przemieszczać się w wodzie na tyle daleko, że do komunikacji można wykorzystać podwodne głośniki i hydrofony. W każdym razie marynarki wojenne zarówno ZSRR, jak i Stanów Zjednoczonych zainstalowały sprzęt akustyczny na dnie morskim obszarów często odwiedzanych przez okręty podwodne i podłączyły je podwodnymi kablami do naziemnych stacji komunikacyjnych.
Komunikacja jednokierunkowa w zanurzeniu jest możliwa dzięki użyciu eksplozji. Seria eksplozji następująca w określonych odstępach czasu rozchodzi się w podwodnym kanale dźwiękowym i jest odbierana przez hydroakustykę.
Komunikacja radiowa w zakresie bardzo niskich częstotliwości
Fale radiowe o bardzo niskim zasięgu (VLF, VLF, 3-30 kHz) mogą penetrować wodę morską na głębokość do 20 metrów. Oznacza to, że okręt podwodny znajdujący się na małej głębokości może wykorzystywać ten zasięg do komunikacji. Nawet łódź podwodna, która jest znacznie głębsza, może korzystać z bojki z anteną na długim kablu. Boja może znajdować się na głębokości kilku metrów i ze względu na swoje niewielkie rozmiary nie jest wykrywana przez sonary wroga. Jeden z pierwszych nadajników VLF, Goliat, został zbudowany w Niemczech w 1943 roku, po wojnie przetransportowany do ZSRR, odrestaurowany w rejonie Niżnego Nowogrodu w latach 1949-1952 i nadal działa.
Fale radiowe o ekstremalnie niskiej częstotliwości (ELF, do 3 kHz) z łatwością przechodzą przez Ziemię i wodę morską. Budowa nadajnika ELF jest niezwykle trudnym zadaniem ze względu na ogromną długość fali. Radziecki system "ZEUS" działa na częstotliwości 82 Hz (długość fali - 3658,5 km), amerykański "Seafarer" (angielski nawigator) - 76 Hz (długość fali - 3947,4 km). Długość fali w tych nadajnikach jest porównywalna z promieniem Ziemi. Oczywiście budowa anteny dipolowej o połowie długości fali (o długości ≈ 2000 km) jest w tej chwili zadaniem nierealistycznym.
Zamiast tego należy znaleźć region Ziemi o wystarczająco niskim przewodnictwie i wbić w niego 2 ogromne elektrody w odległości około 60 km od siebie. Ponieważ przewodność Ziemi w rejonie elektrod jest dość niska, prąd elektryczny między elektrodami wniknie głęboko do wnętrza Ziemi, wykorzystując je jako część ogromnej anteny. Ze względu na niezwykle dużą złożoność techniczną takiej anteny, tylko ZSRR i USA miały nadajniki ELF.
satelity
Jeśli łódź podwodna znajduje się na powierzchni, może korzystać z normalnego zasięgu radiowego, podobnie jak inne statki. Nie oznacza to użycia zwykłego zasięgu krótkofalowego: najczęściej jest to połączenie z wojskowym satelitą komunikacyjnym. W Stanach Zjednoczonych taki system komunikacji nazywany jest „satelitarnym podsystemem wymiany informacji z okrętami podwodnymi” (angielski Submarine Satellite Information Exchange Sub-System, SSIXS), częścią morskiego systemu komunikacji satelitarnej na ultra-wysokich częstotliwościach (angielski Navy Ultra System łączności satelitarnej wysokiej częstotliwości, UHF SATCOM).
Pomocnicze okręty podwodne
W latach 70. w ZSRR opracowano projekt modyfikacji okrętów podwodnych Projektu 629 w celu wykorzystania ich jako przekaźników sygnału i zapewnienia komunikacji między statkami z dowolnego miejsca na świecie pod dowództwem marynarki wojennej. Zgodnie z projektem zmodyfikowano trzy okręty podwodne.
Samolot
Będąc na płytkiej głębokości, łódź może odbierać fale radiowe o niskiej częstotliwości (na przykład „fale krótkie”) - przenikają na pewną głębokość pod powierzchnią wody. W tym przypadku w ogólnym przypadku fale radiowe o niższych częstotliwościach wnikają nieco głębiej pod powierzchnię wody. W ten sposób można odbierać wiadomości z samolotów
podstęp
Sesje komunikacyjne, zwłaszcza z wynurzeniem łodzi, naruszają jej niewidzialność, narażając ją na ryzyko wykrycia i ataku. W związku z tym podejmowane są różne działania w celu zwiększenia niewidzialności łodzi, zarówno technicznej, jak i organizacyjnej. Tak więc łodzie używają nadajników do przesyłania krótkich impulsów, w których skompresowane są wszystkie niezbędne informacje. Ponadto transfer może odbywać się za pomocą pływaka wyskakującego i pływaka podwodnego. Boję można pozostawić przez łódź w określonym miejscu w celu transmisji danych, która rozpoczyna się, gdy łódź już opuściła ten obszar.
Co za śmieszne pytanie. „Jak skontaktować się z łodzią podwodną”? Weź telefon satelitarny i zadzwoń. Komercyjne systemy komunikacji satelitarnej, takie jak INMARSAT lub Iridium, umożliwiają dotarcie na Antarktydę bez wychodzenia z moskiewskiego biura. Jedynym minusem jest wysoki koszt połączenia, jednak Ministerstwo Obrony i Roskosmos na pewno mają wewnętrzne „programy korporacyjne” z solidnymi rabatami…
Rzeczywiście, w dobie Internetu, Glonassów i systemów bezprzewodowej transmisji danych problem komunikacji z okrętami podwodnymi może wydawać się bezsensownym i niezbyt dowcipnym żartem – jakie problemy mogły być 120 lat po wynalezieniu radia?
I jest tylko jeden problem - łódź w przeciwieństwie do samolotów i statków nawodnych porusza się w głębinach oceanu i nie reaguje w ogóle na sygnały wywoławcze konwencjonalnych radiostacji HF, VHF, LW - słona woda morska, będąca doskonały elektrolit, niezawodnie zagłusza wszelkie sygnały.
Cóż… w razie potrzeby łódź może wynurzyć się na głębokość peryskopową, wysunąć antenę radiową i przeprowadzić sesję komunikacyjną z brzegiem. Problem rozwiązany?
Niestety, nie wszystko jest takie proste - nowoczesne statki o napędzie atomowym mogą być zanurzone miesiącami, tylko czasami wynurzają się na powierzchnię na zaplanowaną sesję komunikacyjną. Główne znaczenie pytania polega na niezawodnym przekazywaniu informacji z brzegu do łodzi podwodnej: czy naprawdę trzeba czekać dzień lub dłużej na przesłanie ważnego rozkazu - do następnej sesji komunikacyjnej zgodnie z harmonogramem?
Innymi słowy, na początku wojny nuklearnej okręty podwodne mogą być bezużyteczne – w czasie, gdy na powierzchni toczą się bitwy, łodzie będą nadal spokojnie pisać „ósemki” w głębinach oceanów, nieświadome tragicznych wydarzeń rozgrywających się „nad”. Ale co z naszym odwetowym atakiem nuklearnym? Po co nam morskie siły nuklearne, jeśli nie można ich użyć na czas?
Jak nawiązać kontakt z łodzią podwodną czającą się na dnie morskim?
Pierwsza metoda jest dość logiczna i prosta, jednocześnie bardzo trudna do wdrożenia w praktyce, a zasięg takiego systemu pozostawia wiele do życzenia. Mowa o komunikacji podwodnej – fale akustyczne, w przeciwieństwie do fal elektromagnetycznych, rozchodzą się w środowisku morskim znacznie lepiej niż w powietrzu – prędkość dźwięku na głębokości 100 metrów to 1468 m/s!
Pozostaje tylko zainstalować na dnie potężne hydrofony lub ładunki wybuchowe - seria eksplozji w określonym odstępie czasu wyraźnie pokaże okrętom podwodnym potrzebę wynurzenia się i odebrania ważnej wiadomości zaszyfrowanej przez radio. Metoda nadaje się do operacji w strefie przybrzeżnej, ale nie będzie już można „wykrzyczeć” Pacyfiku, w przeciwnym razie wymagana moc eksplozji przekroczy wszelkie rozsądne granice, a powstała fala tsunami zmyje wszystko z Moskwy do Nowego Jorku.
Oczywiście możliwe jest ułożenie setek i tysięcy kilometrów kabli wzdłuż dna morskiego do hydrofonów zainstalowanych w miejscach, gdzie najprawdopodobniej znajdują się strategiczne lotniskowce i wielozadaniowe atomowe okręty podwodne… Ale czy jest inny, bardziej niezawodny i skuteczne rozwiązanie?
Der Goliat. Lęk wysokości
Nie da się obejść praw natury, ale każda z reguł ma swoje wyjątki. Powierzchnia morza nie jest przezroczysta dla fal długich, średnich, krótkich i ultrakrótkich. Jednocześnie ultradługie fale, odbijane od jonosfery, z łatwością rozchodzą się tysiące kilometrów poza horyzont i są w stanie przeniknąć w głąb oceanów.
Znaleziono wyjście - system komunikacji na ultradługich falach. I nietrywialny problem komunikacji z okrętami podwodnymi został rozwiązany! Ale dlaczego wszyscy radioamatorzy i eksperci inżynierii radiowej siedzą z tak tępym wyrazem twarzy?
Zależność głębokości wnikania fal radiowych od ich częstotliwości VLF (bardzo niska częstotliwość) - bardzo niskie częstotliwości ELF (ekstremalnie niska częstotliwość) - ekstremalnie niskie częstotliwości
Fale superdługie - fale radiowe o długości fali większej niż 10 km. W tym przypadku interesuje nas bardzo niski zakres częstotliwości (VLF) w zakresie od 3 do 30 kHz, tzw. „fale miriametrowe”. Nawet nie próbuj szukać tego zasięgu w swoich radiostacjach - do pracy z ultradługimi falami potrzebujesz anten o niesamowitych rozmiarach, długich na wiele kilometrów - żadna z cywilnych radiostacji nie działa w zakresie "fal myriametrowych".
Ogromne rozmiary anten są główną przeszkodą w tworzeniu stacji radiowych VLF.
A jednak badania w tej dziedzinie prowadzono w pierwszej połowie XX wieku - ich efektem był niesamowity Der Goliath ("Goliat"). Kolejnym przedstawicielem niemieckiej „wunderwaffe” jest pierwsza na świecie radiostacja ultradługofalowa, stworzona w interesie Kriegsmarine. Sygnały Goliata pewnie odebrały okręty podwodne w rejonie Przylądka Dobrej Nadziei, natomiast fale radiowe emitowane przez supernadajnik mogły przeniknąć do wody na głębokość 30 metrów.
Wymiary pojazdu w porównaniu z podporą Goliath
Widok Goliata jest niesamowity: antena nadawcza VLF składa się z trzech części parasolowych zamontowanych wokół trzech centralnych wsporników o wysokości 210 metrów, rogi anteny są zamocowane na piętnastu masztach kratowych o wysokości 170 metrów. Z kolei każdy arkusz anteny składa się z sześciu regularnych trójkątów o boku 400 m. Jest to system stalowych linek w ruchomej aluminiowej powłoce. Naciąg wstęgi anteny zapewniają 7-tonowe przeciwwagi.
Maksymalna moc nadajnika to 1,8 megawata. Zakres pracy 15 - 60 kHz, długość fali 5000 - 20000 m. Szybkość transmisji danych - do 300 bps.
Wiosną 1943 roku zakończono instalację wspaniałej radiostacji na przedmieściach Kalbe. Przez dwa lata Goliat służył w interesie Kriegsmarine, koordynując działania „watahy” na bezkresach Atlantyku, aż w kwietniu 1945 r. „obiekt” został zdobyty przez wojska amerykańskie. Po pewnym czasie teren przeszedł pod kontrolę administracji sowieckiej - stacja została natychmiast rozebrana i wywieziona do ZSRR.
Przez sześćdziesiąt lat Niemcy zastanawiali się, gdzie Rosjanie ukryli Goliata. Czy ci barbarzyńcy umieścili na paznokciach arcydzieło niemieckiej myśli projektowej? Tajemnicę ujawniono na początku XXI wieku – niemieckie gazety wychodziły z głośnymi nagłówkami: „Sensacja! Znaleziono Goliata! Stacja nadal działa!”
Wysokie maszty Goliata wystrzeliły w rejonie Kstowskim obwodu Niżnego Nowogrodu, w pobliżu wsi Drużny - stąd nadawany jest przechwycony supernadajnik. Decyzja o odbudowie Goliata została podjęta już w 1949 roku, pierwsza transmisja odbyła się 27 grudnia 1952 roku. A teraz, od ponad 60 lat, legendarny Goliat stoi na straży naszej Ojczyzny, zapewniając łączność z zanurzonymi pod wodą okrętami podwodnymi Marynarki Wojennej, będąc jednocześnie nadajnikiem dokładnego czasu Beta.
Pod wrażeniem możliwości Goliata radzieccy specjaliści nie poprzestali na tym i rozwinęli niemieckie idee. W 1964 r., 7 km od miasta Wilejka (Republika Białoruś), zbudowano nową, jeszcze bardziej okazałą radiostację, lepiej znaną jako 43. centrum łączności Marynarki Wojennej.
Dziś radiostacja VLF pod Wilejką, wraz z kosmodromem Bajkonur, bazą marynarki wojennej w Sewastopolu, bazami na Kaukazie iw Azji Środkowej, należy do aktywnych zagranicznych obiektów wojskowych Federacji Rosyjskiej. W centrum łączności Wilejka służy około 300 oficerów i podoficerów Marynarki Wojennej Rosji, nie licząc cywilnych obywateli Białorusi. Zgodnie z prawem obiekt nie ma statusu bazy wojskowej, a teren radiostacji został przekazany Rosji do bezpłatnego użytku do 2020 roku.
Główną atrakcją 43. centrum łączności rosyjskiej marynarki wojennej jest oczywiście nadajnik radiowy Antey VLF (RJH69), stworzony na obraz i podobieństwo niemieckiego Goliata. Nowa stacja jest znacznie większa i doskonalsza od przechwyconego sprzętu niemieckiego: wysokość podpór środkowych wzrosła do 305 m, wysokość bocznych masztów kratowych osiągnęła 270 metrów. Oprócz anten nadawczych, na obszarze 650 hektarów znajduje się szereg obiektów technicznych, w tym silnie chroniony podziemny bunkier.
43. centrum komunikacyjne rosyjskiej marynarki wojennej zapewnia komunikację z atomowymi okrętami podwodnymi pełniącymi służbę bojową na wodach Atlantyku, Oceanu Indyjskiego i północnego Pacyfiku. Oprócz swoich głównych funkcji, gigantyczny kompleks antenowy może być wykorzystywany w interesach Sił Powietrznych, Strategicznych Sił Rakietowych, Sił Kosmicznych Federacji Rosyjskiej, a Antey jest również wykorzystywany do wywiadu elektronicznego i wojny elektronicznej i jest jednym z nadajniki usługi dokładnego czasu Beta.
Potężne nadajniki radiowe „Goliath” i „Antey” zapewniają niezawodną komunikację na ultradługich falach na półkuli północnej i na większym obszarze półkuli południowej Ziemi. Ale co, jeśli obszary patroli bojowych okrętów podwodnych przesuną się na południowy Atlantyk lub na równikowe szerokości Oceanu Spokojnego?
W szczególnych przypadkach lotnictwo Marynarki Wojennej dysponuje specjalnym wyposażeniem: repetierowcem Tu-142MR Orel (Bear-J według klasyfikacji NATO) – integralną częścią rezerwowego systemu dowodzenia i kierowania dla morskich sił jądrowych.
Stworzony pod koniec lat 70. na bazie samolotu przeciw okrętom podwodnym Tu-142 (który z kolei jest modyfikacją bombowca strategicznego T-95), Eagle różni się od swojego protoplasta brakiem wyposażenia poszukiwawczego – zamiast w pierwszym przedziale ładunkowym znajduje się kołowrotek z holowaną 8600-metrową anteną nadajnika radiowego Fregat VLF. Oprócz stacji ultradługich fal Tu-142MR posiada zestaw urządzeń komunikacyjnych do pracy w konwencjonalnych pasmach fal radiowych (w tym przypadku samolot jest w stanie pełnić funkcje potężnego przemiennika HF nawet bez zabierania w powietrze). Wiadomo, że na początku lat 2000. kilka pojazdów tego typu znajdowało się jeszcze w 3. eskadrze 568. gwardii. mieszany pułk lotnictwa Floty Pacyfiku.
Oczywiście użycie samolotów sztafetowych to nic innego jak przymusowa (rezerwowa) półśrodek – w przypadku rzeczywistego konfliktu Tu-142MR może być łatwo przechwycony przez samoloty wroga, w dodatku samoloty krążące w pewnym Square demaskuje okręt podwodny i wyraźnie wskazuje przeciwnikowi pozycję okrętu podwodnego.
Marynarze potrzebowali wyjątkowo niezawodnych środków do terminowego przekazywania rozkazów przywództwa wojskowo-politycznego kraju dowódcom atomowych okrętów podwodnych na patrolach bojowych w dowolnym zakątku Oceanu Światowego. W przeciwieństwie do ultradługich fal, które wnikają tylko na kilkadziesiąt metrów do słupa wody, nowy system komunikacji powinien zapewniać niezawodny odbiór komunikatów alarmowych na głębokości 100 metrów lub większej.
Tak… przed sygnalizatorami stanęło bardzo, bardzo nietrywialne zadanie techniczne.
ZEUS
... Na początku lat 90. naukowcy z Uniwersytetu Stanforda (Kalifornia) opublikowali szereg intrygujących wypowiedzi dotyczących badań w dziedzinie inżynierii radiowej i transmisji radiowej. Amerykanie byli świadkami niezwykłego zjawiska – naukowy sprzęt radiowy, znajdujący się na wszystkich kontynentach Ziemi, regularnie, w tym samym czasie, przechwytuje dziwne, powtarzające się sygnały z częstotliwością 82 Hz (lub, w bardziej znanym nam formacie, 0,000082 MHz) . Podana częstotliwość odnosi się do zakresu ekstremalnie niskich częstotliwości (ELF), w tym przypadku długość monstrualnej fali wynosi 3658,5 km (jedna czwarta średnicy Ziemi).
16-minutowa transmisja „ZEUS”, nagrana 12.08.2000 r. o godz. 08:40 UTC
Szybkość transmisji dla jednej sesji to trzy znaki co 5-15 minut. Sygnały pochodzą bezpośrednio ze skorupy ziemskiej - naukowcy mają mistyczne wrażenie, jakby sama planeta do nich przemawiała. Mistycyzm to los średniowiecznych obskurantystów, a zaawansowani Jankesi od razu domyślili się, że mają do czynienia z niesamowitym nadajnikiem ELF, znajdującym się gdzieś po drugiej stronie Ziemi. Gdzie? Jest jasne, gdzie - w Rosji. Wygląda na to, że ci szaleni Rosjanie „zwarli” całą planetę, używając jej jako gigantycznej anteny do przesyłania zaszyfrowanych wiadomości.
Tajny obiekt „ZEUS” znajduje się 18 km na południe od lotniska wojskowego Siewieromorsk-3 (Półwysep Kolski). Na mapie Google Maps wyraźnie widoczne są dwie polany (po przekątnej), ciągnące się przez las-tundrę przez dwa tuziny kilometrów (liczne źródła internetowe podają długość linii na 30, a nawet 60 km). Ponadto widoczne są specyfikacje techniczne, konstrukcje, drogi dojazdowe oraz dodatkowe 10-kilometrowe prześwity na zachód od dwóch głównych linii.
Polany z „karmicielami” (rybacy od razu zgadną, o czym mówią) są czasami mylone z antenami. W rzeczywistości są to dwie gigantyczne „elektrody”, przez które napędzane jest wyładowanie elektryczne o mocy 30 MW. Antena to sama planeta Ziemia.
Wybór tego miejsca do zainstalowania systemu tłumaczy się niską przewodnością właściwą lokalnej gleby - przy głębokości studzienek kontaktowych wynoszącej 2-3 kilometry impulsy elektryczne wnikają głęboko w trzewia Ziemi, przenikając planetę na wskroś . Impulsy gigantycznego generatora ELF są wyraźnie rejestrowane nawet przez stacje naukowe na Antarktydzie.
Przedstawiony schemat nie jest pozbawiony wad - nieporęczne wymiary i wyjątkowo niska wydajność. Mimo kolosalnej mocy nadajnika moc sygnału wyjściowego to kilka watów. Ponadto odbiór tak długich fal wiąże się również ze znacznymi trudnościami technicznymi.
Sygnały Zeusa są odbierane przez okręty podwodne w ruchu na głębokości do 200 metrów do holowanej anteny o długości około jednego kilometra. Ze względu na wyjątkowo niską szybkość transmisji danych (jeden bajt na kilka minut) system ZEUS jest podobno wykorzystywany do przesyłania najprostszych zakodowanych komunikatów, na przykład: „Wznieś się na powierzchnię (zwolnij radiolatarnię) i odsłuchaj komunikat za pośrednictwem łączności satelitarnej. "
W trosce o sprawiedliwość warto zauważyć, że po raz pierwszy taki schemat został po raz pierwszy pomyślany w Stanach Zjednoczonych w latach zimnej wojny - w 1968 r. Zaproponowano tajny projekt marynarki wojennej pod kryptonimem Sanguine („Optymistyczny „) – Yankees zamierzali przekształcić 40% obszaru leśnego Wisconsin w gigantyczny nadajnik, składający się z 6000 mil podziemnych kabli i 100 bardzo bezpiecznych bunkrów, w których mieścił się sprzęt pomocniczy i generatory prądu. Zgodnie z zamysłem twórców system był w stanie wytrzymać eksplozję nuklearną i zapewnić pewną transmisję sygnału o ataku rakietowym na wszystkie atomowe okręty podwodne US Navy w dowolnym obszarze Oceanu Światowego.
Amerykański nadajnik ELF (Clam Lake, Wisconsin, 1982)
W latach 1977-1984 projekt zrealizowano w mniej absurdalnej formie w postaci systemu Seafarer („Seafarer”), którego anteny znajdowały się w miejscowości Clam Lake (Wisconsin) oraz w bazie lotniczej Sawyer (Michigan). Częstotliwość pracy amerykańskiej instalacji ELF wynosi 76 Hz (długość fali 3947,4 km). Moc nadajnika marynarza wynosi 3 MW. System został wycofany ze służby bojowej w 2004 roku.
Obecnie obiecującym kierunkiem rozwiązania problemu komunikacji z okrętami podwodnymi jest zastosowanie niebiesko-zielonych laserów o widmie (0,42-0,53 mikrona), których promieniowanie pokonuje środowisko wodne z najmniejszymi stratami i przenika na głębokość do 300 metrów. Oprócz oczywistych trudności z precyzyjnym ustawieniem wiązki, „przeszkodą” tego schematu jest wysoka wymagana moc emitera. Pierwsza opcja polega na zastosowaniu satelitów-przemienników z dużymi reflektorami odblaskowymi. Opcja bez wzmacniacza zapewnia obecność potężnego źródła energii na orbicie - do zasilania lasera o mocy 10 W potrzebna jest elektrownia o mocy wyższej o dwa rzędy wielkości.
Samolot dowodzenia i kontroli Boeing E-6 Mercury, część systemu łączności okrętów podwodnych z pociskami balistycznymi (SSBN)
Podsumowując, warto zauważyć, że rosyjska marynarka wojenna jest jedną z dwóch flot na świecie, która posiada kompletny zestaw morskich sił nuklearnych. Oprócz wystarczającej liczby nośników, pocisków i głowic, w naszym kraju przeprowadzono poważne badania w zakresie tworzenia systemów komunikacji z okrętami podwodnymi, bez których morskie strategiczne siły nuklearne straciłyby swoje złowrogie znaczenie.
Waga zadań wykonywanych przez okręty podwodne determinuje konieczność zapewnienia im łączności naziemnej. Głównym obszarem pracy jest tworzenie niezawodnego, dźwiękoszczelnego sprzętu spełniającego współczesne warunki. Aby zapewnić tajność operacji okrętów podwodnych, podejmowane są środki organizacyjne i techniczne, w tym manewrowanie środkami łączności, energii, czasu, częstotliwości itp. W kierunku „brzeg – okręt podwodny” pozostaje głównym środkiem komunikacji na falach bardzo długich (VLW) w zakresie 2-30 kHz. Sygnały na tych częstotliwościach są w stanie przeniknąć w głąb oceanu do 50 m.
Do odbioru sygnałów w pasmach VLF, LW i MW okręty podwodne wykorzystują różnego rodzaju anteny. Jeden z nich, odgałęzienie lub „kabel pływający”, to długi przewodnik o dodatniej wyporności, odizolowany od środowiska morskiego. Podczas poruszania się na głębokości kabel ten jest uwalniany z łodzi podwodnej i unosząc się na powierzchnię odbiera sygnały radiowe.
Taka antena jest prosta w konstrukcji, jednak można ją wykryć wizualnie z samolotu lub satelity, a także za pomocą hydroakustycznych środków obserwacji po szumie, który pojawia się, gdy kabel porusza się w wodzie. Poważną wadą „pływającego kabla” jest to, że można go używać tylko przy niskich prędkościach, w przeciwnym razie zapadnie się na głębokości, na których odbiór sygnału jest niemożliwy.
Inny typ - „holowana boja” - to opływowy przedział, w którym zamontowana jest czuła antena, połączona z kablem holującym ją przez łódź, przez którą odbierany sygnał wchodzi do wejścia odbiornika. Automatyczne urządzenie do kontroli głębokości utrzymuje ustawioną głębokość przy różnych prędkościach jazdy. Jednak podczas pływania na znacznych głębokościach potrzebny jest długi kabel, a aby uniknąć jego zerwania, a także zmniejszyć poziom hałasu akustycznego, prędkość jest ograniczona.
Drugi kanał komunikacyjny w kierunku „brzeg – łódź podwodna” – komunikacja bardzo niskich częstotliwości (VLF), co pozwala rozwiązać szereg powyższych ograniczeń.
Fale ELF są w stanie przeniknąć do dużych głębokości oceanu. Za pomocą holowanej anteny łódź podwodna może odbierać sygnał ELF na głębokości kilkuset metrów, a nawet pod lodem polarnym o średniej grubości około 3 m. instrukcje dotyczące ich wynurzania, aby odbierać transmisje na VLF lub HF i VHF Zespoły. Nie zależy to od wpływu wybuchów jądrowych na medium propagacji fal radiowych i od celowych zakłóceń.
Jego wady to: niska szybkość przesyłania informacji (tylko 3 znaki w 15 minut), duże rozmiary nadbrzeżnych systemów antenowych, energochłonne źródła energii i ich podatność na ataki nuklearne wroga. Aby zwiększyć przeżywalność łączności VLF, dowództwo marynarki wojennej USA rozważa możliwość wykorzystania balonów niekierowanych jako wzmacniaków.
Za granicą uważa się, że pomimo niewątpliwych zalet komunikacja VLF nie zapewnia dużej szybkości transmisji i odbioru komunikatów przy zachowaniu tajemnicy na roboczej głębokości zanurzenia.
Trwają intensywne prace w innych nietradycyjnych obszarach. W szczególności badane są perspektywy komunikacji optycznej (laserowej), której podstawową zaletą jest możliwość wnikania fal elektromagnetycznych tego zakresu do oceanu na znaczną głębokość. Uważa się, że w większości akwenów Oceanu Światowego, za pomocą czułych czujników na kadłubie łodzi podwodnej, możliwe jest odebranie sygnału optycznego na głębokości 500-700 m. Uważa się, że preferowane jest użycie lasera umieszczonego na satelicie.
Jedną z wad komunikacji optycznej jest konieczność poznania dokładnej lokalizacji adresata w celu skierowania wiązki, którą przezwycięża sekwencyjne przesyłanie tego samego komunikatu do różnych obszarów, chociaż wydłuża to czas dotarcia do adresata. W przyszłości planuje się użycie potężnych laserów do transmisji kołowej do wszystkich obszarów, w których prawdopodobnie będą znajdować się okręty podwodne.
Pomimo zalet laserowych kanałów komunikacyjnych ich praktyczne wdrożenie jest opóźnione ze względu na stosunkowo wysoki koszt.
Zagraniczni eksperci zauważają, że połączenie między brzegiem a łodzią można wykonać za pomocą środków akustycznych. Fale dźwiękowe przemierzają tysiące mil, ale przesłanie informacji na duże odległości zajmuje dużo czasu. Ponadto sygnał jest łatwo wykrywany przez wroga i tłumiony przez wojnę elektroniczną. Uważa się, że jedną z metod komunikacji hydroakustycznej może być praca odbiorników stacjonarnych i nadajników akustycznych małej mocy na bojach podwodnych połączonych kablem z brzegiem.
Naukowcy dostrzegają również potencjał komunikacji z okrętami podwodnymi w pozycji zanurzonej w wykorzystaniu wiązek neutrin (elektrycznie obojętnych cząstek elementarnych). Są w stanie przejść przez ziemię z prędkością światła z bardzo małą stratą energii. Za pomocą specjalnych fotopowielaczy możliwe jest odbieranie na łodzi podwodnej impulsów świetlnych powstałych w wyniku zderzeń neutrin z jądrami cząsteczek wody morskiej. Uważa się, że tak całkowicie tajny środek komunikacji będzie skuteczny na dużych głębokościach, gdzie ingerencja światła słonecznego i promieni kosmicznych jest minimalna. Jednak stworzenie generatora neutrin wymaga obecnie takich kosztów materiałowych, że jest praktycznie trudne do zrealizowania.
Do komunikacji w kierunku "brzeg - łódź podwodna", jednocześnie z zasięgiem VLF, transmisje są realizowane zarówno na falach krótkich, jak i ultrakrótkich. Aby odbierać w tych zakresach, łódź podwodna musi wznieść się na głębokość peryskopową i podnieść antenę masztową. W takim przypadku tajemnica zostaje utracona. Dlatego takie połączenie jest używane tylko w przypadkach ekstremalnej konieczności na zaplanowane sesje. Jednocześnie zauważono, że komunikacja VHF i HF w wojnie nuklearnej będzie najbardziej wytrwała, stabilna i niezawodna, ponieważ węzły przybrzeżne z ogromnymi i złożonymi polami antenowymi systemów ELF, VLF mogą zostać zniszczone.
Transmisje w kierunku „okręt podwodny – wybrzeże” realizowane są na głębokości peryskopowej na HF i VHF za pośrednictwem satelity lub pośrednika (okręt, samolot). W tym przypadku stosuje się antenę masztową, którą można łatwo wykryć za pomocą środków radarowych, a emitowany sygnał o tym zasięgu można znaleźć. Aby zapewnić tajność, pierwotnie sprzęt był używany do transmisji bardzo krótkich (SCT), a obecnie - technika modulacji szerokopasmowej (WMM). Utrudnia wykrycie i przechwycenie transmisji ze względu na fakt, że energia sygnału użytecznego jest rozłożona w bardzo szerokim zakresie częstotliwości.
Komunikacja SWM umożliwia ponadto odbiór i transmisję z dużą szybkością informacyjną, co również zmniejsza prawdopodobieństwo znalezienia kierunku okrętu podwodnego.
Jego główną wadą jest konieczność podpowierzchniowego rozmieszczenia anten.
W kierunkach „PL – PL” i „PL – nawodny” stosowana jest komunikacja hydroakustyczna. Ponieważ głównym wymaganiem taktycznym dla okrętów podwodnych jest ukryta nawigacja na głębokości, możliwość komunikowania się z nimi za pomocą nowoczesnych środków jest bardzo ograniczona.
Uważa się, że osiągnięcia technologii SHPM, a także wykorzystanie przeskoku częstotliwości w sygnałach o wysokiej częstotliwości na tle zakłóceń, gwarantują, że transmisja okrętu podwodnego nie zostanie wykryta przez najbardziej rozwiniętą sieć wywiadu elektronicznego, która będzie znacznie zwiększają niewidzialność, a co za tym idzie, skuteczność sił podwodnych. I wreszcie, tylko zintegrowane wykorzystanie wszystkich rodzajów i środków komunikacji może zapewnić jego niezawodność.
W latach 80. ubiegłego wieku każdy chłopiec aul wiedział, że kilka kilometrów od naszej wioski znajduje się poligon z wysokimi wieżami (masztami), które komunikują się z łodziami podwodnymi, o czym donosił nawet Voice of America.
To prawda, że informacje te stały się przedmiotem kpin i różnych anegdot. Ale my, chłopcy ze wsi, żyliśmy z mocnym przekonaniem, że mamy rację.
Minęły lata...
Ostatnio w Internecie pojawiło się wiele informacji, które wcześniej uważano za tajne, a na publicznych mapach satelitarnych można zobaczyć także różne obiekty wojskowe. Jakie więc składowisko znajduje się kilka kilometrów od naszej wsi?
Wyjście statków floty ZSRR na przestrzenie Oceanu Światowego w latach 60. XX wieku, konieczność zapewnienia komunikacji z zanurzonymi okrętami podwodnymi na duże odległości, tajemnica okrętów podwodnych podczas przesyłania informacji, automatyzacja procesu wymiany informacji, komunikacja wysokiej jakości w warunkach elektronicznych środków zaradczych, wymagało przejścia od rozproszonych flot systemów łączności do jednej i stale działającej. Dlatego kierownictwo kraju podjęło decyzję o budowie krajowych stacji radiowych i ośrodków łączności.Tak powstały rozgłośnie: „Antey” (1964) na Białorusi; „Prometeusz” (1974) w Kirgistanie; „Atlant” (1970), „Goliat” (1952), „Herkules” (1962), „Herkules” i „Zeus” w Rosji.
http://www.astrosol.ch/networksofthecisforces/vlfmorsedigmodenetwork/5379039f1707a4601/index.html
Jak widać, wszystkie stacje noszą imiona związane z bogami i starożytną mitologią. Wszystkie stacje mają to samo zadanie - przekazywać informacje pochodzące ze Sztabu Generalnego Sił Zbrojnych Rosji i Sztabu Głównego Marynarki Wojennej do naszych okrętów podwodnych pełniących służbę bojową w różnych rejonach Atlantyku, Oceanu Indyjskiego i Pacyfiku. Oprócz rozkazów władz morskich sygnalizatorzy działają również w interesie innych rodzajów Sił Zbrojnych i rodzajów sił zbrojnych, nadając na antenie sygnały sprawdzające godziny według standardowego systemu czasu jednolitego. Ta zaszyfrowana transmisja odbywa się w zakresie częstotliwości radiowych VLF dzięki obecności potężnych nadajników zdolnych do komunikowania się na odległość ponad 10 000 km.
Wszystko zaczęło się od Goliata:
W interesującym nas obszarze znajduje się najpotężniejsza ultrafalowa stacja radiowa „Herkules”
RSDN-20 - System radionawigacji fazy Alpha - Rosyjski system radionawigacji dalekiego zasięgu przeznaczony do określania współrzędnych samolotów, statków i łodzi podwodnych.
Fakt, że główny cel interesującej nas stacji Marynarki Wojennej można zrozumieć z tego artykułu: „Prawie taka sama historia z dalekobieżnym punktem komunikacyjnym z okrętami podwodnymi Marynarki Wojennej w Wilejce. Jeśli Białoruś „zażąda” tego obiektu ze swojego terytorium, to Rosja straci ważne (ale nie kluczowe!) ogniwo w dowodzeniu siłami Marynarki Wojennej. W rejonie Nowogrodu i Krasnodaru istnieją podobne stacje do odbioru i transmisji danych. Jak mówi wojsko, „tylko wskazówka” do zakończenia dzierżawy (7-10 milionów dolarów rocznie) wystarczy, aby natychmiast przełączyć systemy łączności na rosyjskie obiekty.. http://www.izvestia.ru/news/320549
Oczywiste jest, że takie sąsiedztwo tych obiektów nie może sprawiać radości.
W prasie zagranicznej zauważono, że nadmorskie stacje radiowe, zwłaszcza o zasięgu VLF, z ich masywnymi polami antenowymi, podlegają wpływom wroga. Według amerykańskiego dowództwa wraz z wybuchem działań wojennych większość ośrodków radiowych może zostać zniszczona. Dlatego uważa, że do bardziej niezawodnej kontroli okrętów podwodnych, a przede wszystkim okrętów podwodnych rakietowych, potrzebne są systemy łączności o zwiększonej przeżywalności, zasięgu propagacji i głębokości podwodnej transmisji sygnału.
Tak i zastępca. dowódca stacji „Antey” mówi:
"
Życie naszego obiektu, rozumiesz, jest krótkotrwałe - potencjalny przeciwnik nie pozwoli nam na ciągłe przekazywanie informacji. Ale na ten zagrożony okres będziemy mieli dość czasu, aby przekazać niezbędne informacje okrętom podwodnym..
http://vpk-news.ru/articles/4597
Miejmy nadzieję, że Wszechmogący ocali nas przed wojną.
Tu jednak pojawia się pytanie, czy promieniowanie nadajnika VLF szkodzi otoczeniu? Co więcej, jak mówią, "Herkules" jest najpotężniejszą stacją promieniującą.
