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      北斗卫星首突破水下通信新技术 令中国核潜艇更隐蔽
      查看:86  发稿日期:2019/2/28 10:41:35


      北斗卫星首突破水下通信新技术 令中国核潜艇更隐蔽



      据《人民日报》与《南华早报》日前报道,中国科学院新一代远洋综合科考船“科学”号在1月31日完成西太平洋综合考察返航青岛母港。此次出航,“科学”号共历时74天,航程1.2万海里。

      据中科院海洋研究所、烟台海岸带研究所所长王凡介绍,本航次的重大突破是首次实现了深海潜标大容量数据的北斗卫星实时传输。这项自主研发的技术成果克服了深海潜标载荷容积小、供电少和数据量大等困难,改变了以往依赖国外通信卫星的历史,提高了深海数据实时传输的安全性、自主性和可靠性。王凡还说,“在今年的航次中,另一项重大突破是我们融合感应耦合和水声通信技术首次实现了深海6000米大水深数据的实时传输,在大洋上层实现了每100米一个温盐流数据的实时传输,在大洋中深层实现每500米一个温盐流数据的实时传输。”

      尽管报道没有透露数据传输量或传输质量等细节,但外界认为这些技术如果发展完成,将会让中国海军潜艇,尤其是战略核潜艇的水下通信能力大幅提升。未来中国海军核潜艇在深海大洋进行潜航时,行踪将变得更难捉摸。




      众所周知,潜艇的最大优势就是能够借助厚厚的海水掩护自己,具有极其出色的隐蔽性。但是海水在遮蔽了潜艇行踪的同时,也给潜艇的通信造成了极大困难。由于海水导电率非常高,一般的无线电波进入海水后,很快就会被损耗掉,这是因为电磁波的波长越短、频率越高,在海水中的衰减就越厉害。因此,在地面和海面普遍使用的微波、短波、超短波通信设备,根本无法用于对水下潜航的潜艇通信。同样,潜艇也无法用无线电通信设备在水下与岸基指挥部、飞机和舰船进行联系。如果潜艇上浮用无线电通信手段与岸指进行联系,很快就会被截听定位,进而遭到攻击。现在的无线电信号截获和定位技术手段,对一个突然出现的通信频率的信号定位时间已经缩到了1秒以内。所以为了安全,潜艇的通信原则长期以来都是只收不发。


      这样一来,潜艇在水下潜航时实际上处于与外界隔绝的状态,而这对于现代联合作战是很不利的。况且潜艇在水下不发报,但总要接受信息或指令吧。所以,为了让潜艇能够在水下与外界进行有效沟通,人们一直在寻找能够穿透海水的通信技术。





      通过对无线电波仔细分析,人们发现频率低的电波对海水有一定的穿透力。频率越低、波长越长,穿透海水的深度越深。于是,低频无线电就被用于对潜水下通信。最早用于岸对潜通信的低频通信是甚低频(VLF)通信,又称甚长波通信。甚低频在海水中的传输衰减较小,入水深度10-30米。甚低频无线电信号在地球表面和电离层之间传播,距离可达数千至上万公里,可实现对潜艇的全球通信,而且甚低频在大气层中传播稳定,受核爆炸和电离层扰动、磁暴等影响小,抗干扰性强、可靠性高。到目前为止,甚低频通信仍是各国海军的主要对潜通信手段。潜艇使用浮力拖曳天线,可在水下50米左右的深度进行接收。

      但是甚低频通信的入水深度不大,而且通信时潜艇只能以4-6节的低速航行,水下机动受到很大限制。有鉴于此,人们又研制了超低频(SLF)通信,又称超长波通信。超低频在海水中的信号衰减只有甚长波的几分之一,入水深度可达100米,是目前唯一能够对潜进行远程大深度水下通信的实用技术手段。

      在进行超低频通信时,潜艇通常使用长度600米的浮力拖曳天线,可在水下120-180米、航速30节情况下收信,这样就极大地提高了潜艇的隐蔽性和水下机动性。





      为了让潜艇在更大深度收信,美俄还在研究极低频(ELF)通信,也称极长波通信。这种通信入水深度可达200米以上(频率10赫兹时入水深度250-270米),对潜水下通信能力显然很强。但是,极低频通信的难度太大,仅长度极大的天线就是很棘手的技术难题,所以,极低频通信至今还没有实用化。

      尽管甚低频和超低频在很大程度上解决了对潜水下通信问题,但是这两类通信方式的发射机及天线十分庞大(像超长波的天线即使取波长的八分之一,最短长度也在100公里以上,需要发射机功率则在兆瓦级别)、建设时间长、投资大、运行费用高、生存能力差,而且只能向潜艇发送信息指令却不能接收潜艇的信息,传输速率又很低(例如美国海军的超低频发射台15分钟才能完成一个3个字符的码组,远远不能满足发送复杂作战指令的需求,通常只能用于发送短指令码或者作为通知潜艇收报用的“振铃”),所以并不能令各国海军满意,寻找新的水下通信技术也是各国一直在做的事情。





      新加坡南洋理工大学海事安全专家许瑞麟说,潜艇除非升起通信浮标天线,或是浮上海面,否则通常无法自行传输数据。然而,潜艇一旦这么做,便会明显增加被探测到的风险。而通过卫星传输数据,不仅能让潜艇的行踪变得更难捉摸,而且传输的效率也更高。

      中国研发的这种水下通信技术是在水面上放置一个数据实时传输的浮体,它与水下的通信潜标通过无线和有线两种方式连接。潜标将数据传输给浮体,浮体发射到卫星上,卫星再反馈回地面。澳大利亚麦考瑞大学(Macquarie University)的中国问题专家倪凌超(Adam Ni)说,这种水下通信技术对于中国海军潜艇舰队作战能力的提升将会起到很大作用。他指出,除了潜艇的隐身技术进步、与强大的水面舰队形成互补之外,这项最新的技术突破是中国海军潜艇,尤其是核潜艇力量现代化的一个重要标志。
      但是也有分析认为,这项水下通信技术仍存在不足,就是布设的水下通信潜标位置比较固定,在战时易被对方破坏。所以,它还只能作为潜艇的辅助水下通信手段。



      (摘自今日北斗)


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