تصوف الترددات المنخفضة. كيف تتصل بالغواصة؟ سؤال بسيط - كيفية الاتصال بغواصة

على مدار سنوات عديدة ، كان الجيش يحلم بجمع أنظمة مراقبة وأسلحة مشتتة تحت الماء مدمجة في شبكة لاسلكية ، ولكن هذه الأحلام مرغوبة بقدر ما هي بعيدة المنال ... على مدى العقد الماضي ، نشر ترددات الراديو الجوية والفضائية والإلكترونية الضوئية جعلت أنظمة الاتصالات تبادلًا عالميًا واسع النطاق للاتصالات الشبكية للواقع للأنظمة التجارية والعسكرية.

دعونا نفكر في الحلول التي تجعل من الممكن توسيع البنية التحتية للاتصالات هذه إلى العالم تحت الماء ، لدمج منصات وأنظمة الغواصات العسكرية بشكل كامل ، ونتيجة لذلك ، زيادة فعاليتها القتالية. التطور السريع للبنية التحتية للاتصالات والشبكات في العالم ، يتم تحديد النمو السريع للإنتاجية من خلال الاحتياجات المدنية والعسكرية. الأنظمة العسكرية مثل المنصات الجوية والأرضية غير المأهولة التي يتم التحكم فيها عن بعد ، على سبيل المثال ، أصبحت الآن قادرة على أداء المهام التي لم يكن من الممكن القيام بها في الماضي إلا بواسطة منصات مأهولة.

بالنسبة للعديد من هذه المهام ، إن لم يكن معظمها ، فإن التحكم في المشغل في الوقت الفعلي هو أساس التنفيذ الناجح لها ، وهذا يتعلق أولاً وقبل كل شيء بتأكيد الهدف والسماح باستخدام الأسلحة. على سبيل المثال ، تُظهر عمليات PREDATOR UAV اليوم فعالية هذه الأنظمة سريعة التطور. زيادة مماثلة في الكفاءة والأهمية العملية أمر ضروري في المملكة تحت الماء.

أثناء غوص تدريبي ، يوجه أحد كبار البحارة في البحرية الكندية بحارًا كبيرًا من جامايكا ورجلًا بحريًا من سانت كيتس

على الرغم من حقيقة أن هوليوود تحاول إقناعنا بأن الاتصال تحت الماء هو أمر بسيط (نظرًا للوقائع الحديثة ، فإن نصوص أفلام مثل The Hunt for Red October و Crimson Tide ستكون أكثر تعقيدًا بشكل ملحوظ) ، فإن الموجات الصوتية في الماء تخضع تمامًا مجموعة مختلفة من القوانين الفيزيائية. يمكن أن تؤدي التغييرات في درجة حرارة الماء وكثافته وملوحته إلى تغيير مسار الموجات الصوتية وتغيير انتشار الصوت وحتى تغيير الخصائص الأساسية للصوت. يمكن أن تتداخل "الضوضاء" في الخلفية مع تفسير الصوت الصحيح ("العلامات الحيوية" التي يجب على مشغلي السونار البحري تحديدها عند البحث عن أجسام اصطناعية تحت الماء) ، ويمكن أن تؤثر الظروف الجوية فوق سطح البحر سلبًا على الاتصال في المياه الضحلة. نتيجة لذلك ، لا يزال الاتصال تحت الماء يمثل مشكلة.

هذا لا يمنع جحافل العلماء والصناعيين من محاولة حل هذه المشكلة. يقوم البعض بتوسيع وتعميق النظريات التي تم تجربتها واختبارها ، بينما يبحث البعض الآخر عن شيء أكثر إبداعًا ، وهو ما يسميه بعض المتفائلين اليائسين بالأفكار.

عوامة مقيدة للساتل UHF أو سواتل إيريديوم ؛
في الماء: عوامة مربوطة UHF يمكن التخلص منها ، عوامة إيريديوم مربوطة يمكن التخلص منها ، عوامة - بوابة تردد راديو صوتية (BARSH) ؛
معدات غرفة الراديو: - وحدة تحكم بيانات Iridium ، وحدة تحكم BARSh ، وحدة تحكم مودم Iridium ؛ خليج الإطلاق ، وحدة واجهة العوامة ؛
معدات الهواء: - تحكم BARSH ، إطلاق جوي BARSH ؛
المعدات والتطبيقات البرية: وحدة تحكم بيانات Iridium ، حل معتمد عبر المجالات ، بوابة BARSH Web Portal ، بوابة BARSH Web Portal ، Unclassified

كشخص لشخص

في العالم العسكري تحت الماء ، يحتل استخدام الغواصين للاستطلاع السري و / أو إزالة الألغام والعقبات مكانًا مهمًا في التسلسل الهرمي للاحتياجات التشغيلية. يجب أن تعمل القوات الخاصة وغواصو إزالة الألغام وفرق الانتشار جميعًا بهدوء وسرية وأمان في المياه الساحلية أو المياه الضحلة ، غالبًا في ظل ظروف غير كاملة وتحت ضغط شديد. يعتبر الاتصال الفعال والفوري أولوية لهذه المجموعات ، لكن الخيارات المتاحة محدودة إلى حد ما.

لغة الإشارة وسحب الحبال مقيدة بحدود الرؤية والحاجة إلى استخدام مجموعة محدودة من الكلمات. لقد حقق استخدام المشاعل لنقل إشارات بسيطة بعض النجاح ، لكن عواقب ظهور ضوءها من الشاطئ أثناء العمليات السرية يمكن أن تكون قاتلة للمشاركين ، وبالتالي لا تعتبر هذه التقنية آمنة للعمليات العسكرية. استخدام المولدات الصوتية له نفس عيوب المفردات المحدودة واحتمالية عالية للكشف ، وبالتالي يتم حذفه أيضًا من القائمة.

أصبح الاتصال المباشر بين اثنين من المشتركين في شكل أنظمة الموجات فوق الصوتية اللاسلكية حلاً جذابًا بشكل متزايد لمجموعات من الغواصين. الماء هو وسيط ذو موصلية كهربائية جيدة (والمياه المالحة أفضل) ومن الصعب جدًا انتشار موجات الراديو بسبب طبيعتها الكهرومغناطيسية. ومع ذلك ، فإن الموجات فوق الصوتية هي موجة ميكانيكية وليست كهرومغناطيسية (على الرغم من أنها تنجم عن استخدام مواد كهرضغطية) وبالتالي تتغلب على أحد أشد القيود الفيزيائية التي تؤثر على الصورة الصوتية للغواص.

ينتقل الصوت في الماء أسرع 4.5 مرات منه في الهواء (حتى أسرع في الماء المالح) ، والذي ، مع توفير بعض المزايا التشغيلية للعمليات السرية ، يتطلب بعض التعديل الذهني وإعادة الهيكلة من جانب الغواصين من أجل تعويض رغبات الدماغ ربط الأصوات ومسافات السفر مع المجال الجوي "العادي". هذا سبب آخر يجعل الاتصال تحت الماء بين الأفراد ، على الأقل المحترفين ، يميل إلى أن يكون موجزًا ​​وموجزًا ​​قدر الإمكان.

ومع ذلك ، فإن الحاجة إلى اتصالات موثوقة تتزايد بسرعة ، وهذا لا ينطبق فقط على المجال العسكري ، ولكن أيضًا على الأنشطة سريعة التطور تحت الماء - المراقبة البيئية وحماية الأشياء وعلم الآثار والغوص الترفيهي. أصبح استخدام الخوارزميات والتقنيات المسجلة الملكية ، والمعروفة مجتمعة باسم DSPComm (طيف الانتشار الرقمي) ، واسع الانتشار في السنوات الأخيرة ، مما يوفر حلول شبكة مبتكرة وفعالة من حيث التكلفة ، وقبل كل شيء ، أكثر موثوقية مما كان لدينا في وقت سابق.

1. بعد الإطلاق ، يتم نشر حبال الرايات القوية من جسم الرفع
2. يتم تشغيل آلية تحرير الجسم الصاعد وإزالة الجسم من وحدة السطح
3. الجسم الصاعد يشرع في الصعود ويبدأ في فك الكابل البصري عندما تصعد الوحدة إلى السطح
4. تقوم المرحلة الأولى من آلية الضغط بتنشيط مخروط أنف القاذف والعوامة من جسم العوامة
5. تقوم آلية ضغط المرحلة الثانية بتضخيم تعويم السطح لتكوين العمل
6. تكوين العمل. يتم فك الكبل البصري ، أثناء تحرك الغواصة بعيدًا عن نقطة إطلاق العوامة ، من وحدة السطح ومن الهيكل المرتفع

الظروف العسكرية

ومع ذلك ، كان هناك تقدم كبير في السنوات الأخيرة في فهمنا ورد فعلنا لخصائص العالم تحت الماء ، خاصة عندما يتعلق الأمر بالفعالية القتالية. في عام 2014 ، نظم مركز الناتو للبحث والتطوير البحري (STO CMRE) مؤتمراً لمدة ثلاثة أيام حول الاتصالات تحت الماء في إيطاليا. تنص مقدمة مؤتمر CMRE على ما يلي:

« لقد تحسنت تقنيات الاتصال تحت سطح البحر ليس فقط من خلال تطوير التقنيات المتقدمة للتشكيل المتماسك وإزالة التشكيل والتشفير وفك التشفير ، ولكن أيضًا في عملية الانتقال من التوصيلات من نقطة إلى نقطة إلى الشبكات المخصصة للقفزات المتعددة. في الطبقات العليا لاتصالات الحزمة ، تم إحراز تقدم كبير في تطوير شبكات البيانات ، و MAC (الطبقة الفرعية للتحكم في الوصول المتوسط) ، والتوجيه والبروتوكولات الأخرى من أجل إنشاء اتصال فعال وموثوق. أصبح من الواضح أيضًا أن نطاق التردد تحت سطح البحر محدود جدًا بحيث لن يكون هناك حل "مقاس واحد يناسب الجميع" ، لذلك ستحتاج أنظمة الاتصالات إلى إعادة تكوين نفسها بشكل تكيفي لتغيير طوبولوجيا الشبكة والبيئة والتطبيق. ينتج عن ذلك أجهزة مودم ذكية قابلة للبرمجة مع موثوقية اتصال عالية على مستويات مختلفة.».

« في تناقض صارخ مع نموذج RF الناجح للأنظمة الخلوية أو WiFi ، لا يمتلك المجتمع الموجود تحت سطح البحر معايير رقمية للتشكيل أو الترميز أو الوصول إلى الوسائط وبروتوكولات التوجيه. ونتيجة لذلك ، قامت كل شركة مصنعة للمودم بتطوير الدوائر وأجهزة المودم الخاصة بها ، وعادة ما تكون غير قادرة على الاتصال بأنظمة الشركات المصنعة الأخرى. في الوقت الحالي ، يجب توجيه تطوير أجهزة المودم نحو تكامل بروتوكولات أكثر تعقيدًا ، بما في ذلك MAC والتوجيه ، وبالتالي حل المشكلة في الطبقة المادية. إذا أردنا تحقيق التوافق ، يجب أن يكون لدينا على الأقل العديد من المعايير الحقيقية للتشكيل والتشفير والبروتوكولات الأخرى التي يمكن أن يتعرف عليها أكثر من مودم واحد.».

أدى الاكتشاف الواضح أن البيئة تحت سطح البحر مشكلة بقدر ما يتعلق الأمر بالتوحيد القياسي إلى إجماع على أنه نظرًا لارتفاع تكلفة إجراء التجارب في البحر ، فإن أذكى نهج هو استخدام تقنيات النمذجة والمحاكاة لتطوير نماذج مقبولة من أجل. مزيد من التطوير. سيؤدي هذا إلى تأخير بعض الوقت ، ولكن من المحتمل أن يكون أقل إذا حاولت تطوير أنظمة جديدة تعتمد على الأنظمة القديمة واعتماد نموذج تطوير متكرر. لقد حان الوقت ، بالطبع ، لمقاربة أكثر راديكالية ، والتي ، على ما يبدو ، كانت مدعومة من قبل مركز CMRE.

ويتجلى هذا النهج الجذري في الطلبات الأخيرة لتقديم مقترحات من وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) لجيل جديد تمامًا من قدرات وأنظمة اتصالات الغواصات. وقال الطلب ، الذي ينظر في أنظمة الشبكات اللاسلكية المستقلة لكل من الاتصالات والأسلحة: "في العقد الماضي ، أدى نشر أنظمة الطيران والفضاء الراديوية وأنظمة الاتصالات الإلكترونية الضوئية إلى جعل الاتصالات ذات النطاق العريض العالمية المنتشرة والمتصلة بالشبكة حقيقة واقعة للمدنيين. ومنصات عسكرية. بهدف الدمج الكامل لمنصات وأنظمة الغواصات العسكرية وزيادة فعاليتها القتالية ، تبحث DARPA عن حلول توسع البنية التحتية للاتصالات هذه إلى بيئة الغواصات. "

تشمل القدرات التي تتطلبها DARPA من الأنظمة الجديدة ما يلي:

استهداف وترخيص استخدام أسلحة طرف ثالث للمنصات والأنظمة تحت الماء المنتشرة في المقدمة ؛

النقل من الشبكات الجوية والفضائية إلى منصات الغواصات في الوقت الحقيقي وبسرعة عالية لتتبع البيانات ؛

نقل بيانات أجهزة الاستشعار وبيانات المراقبة من أجهزة الاستشعار والمنصات تحت الماء إلى شبكات الهواء والفضاء التكتيكية ؛

البنية التحتية لشبكة الغواصات لدعم العمليات في مناطق واسعة من خلال المنصات المتنقلة والثابتة وأجهزة الاستشعار والأنظمة ، مثل الغواصات غير المأهولة التي تعمل من الغواصات ، وكلها متصلة بشبكات ومساحات تكتيكية واستراتيجية ؛ و

مستقل ، مصمم للعمل في بيئة شبكية ، معالجة بيانات المستشعر ، على سبيل المثال ، المحطات المائية الصوتية السلبية والفعالة الموزعة.

على مدار العقد الماضي ، مولت البحرية الأمريكية برنامج Deep Siren باعتباره تقنية مهمة للجيل الأول من نظام الاتصالات تحت سطح البحر. طورتها Raytheon بالتعاون مع RRK Technologies و Ultra Electronics ، تتيح Deep Siren للغواصات الغاطسة التواصل مع المنصات الجوية والسفن السطحية والغواصات والأقمار الصناعية الأخرى من خلال استخدام العوامات الصوتية ذات الاستخدام الواحد ، بغض النظر عن سرعة الغواصة أو عمقها. لقد أثبت نظام Deep Siren المرن والقابل للتكيف مع مستوى عالٍ من المناعة ضد الضوضاء ، والقادر على العمل في مجموعة واسعة من البيئات الصوتية ، فعاليته حتى في القطب الشمالي.

أجهزة نظام الإنذار العميق

تحقيق التواصل بين الغواصات في القرن الحادي والعشرين

الغواصات محدودة في الاتصال بالسطح عن طريق الرسائل أحادية الاتجاه المرسلة بسرعات منخفضة للغاية عند ترددات منخفضة للغاية (ELF ، 3-3000 هرتز) أو ترددات منخفضة جدًا (VLF ، 3000-30000 هرتز). لكي يتمكن القارب من الاستجابة ، أو الاتصال من نوع غير أبجدي رقمي ، إذا لزم الأمر ، يجب أن يطفو على السطح أو على الأقل لعمق المنظار (18 مترًا) من أجل رفع الهوائي فوق الماء.

يسمح برنامج Lockheed Martin's Communications at Speed ​​and Depth (CSD) للغواصات الخفية بالاتصال بشبكة المعلومات العالمية التابعة لوزارة الدفاع الأمريكية مثل أي سفينة أخرى في الأسطول. سيسمح تجهيز غواصات الأسطول الأمريكي بعوامات اتصالات عالية التقنية يمكن التخلص منها بتبادل البيانات والرسائل الصوتية والبريدية في اتجاهين في الوقت الفعلي.

حتى وقت قريب ، اعتبرت هوائيات ELF و VLF الكبيرة حلاً حديثًا لتوفير الاتصال بين الغواصات المتخفية. اختبر برنامج الشفق القطبي النشط عالي التردد استخدام الغلاف الجوي العلوي كبديل للهوائي. اتضح أنه من الممكن إثارة طبقة الأيونوسفير بموجات راديو عالية التردد ، مما يتسبب في إصدار موجات منخفضة التردد للغاية ضرورية للمرور سرًا عبر المياه المالحة.

ركزت الأبحاث الحديثة في الاتصالات تحت الماء على نطاقات تردد أعلى في أجهزة أكثر إحكاما. يتيح نظام Seadeep من Qinetiq الاتصالات ثنائية الاتجاه مع الغواصات الأمريكية باستخدام الليزر الأزرق والأخضر المركب على منصات محمولة جوا. مشروع Raytheon Deep Siren عبارة عن مجموعة من عوامات الترحيل التي يمكن التخلص منها والتي يمكنها إرسال الرسائل من الأقمار الصناعية إلى الغواصات صوتيًا (يبدو صوت الإشارة المشفرة مثل أصوات صراصير الليل) ، ولكن في اتجاه واحد فقط.

كان الاتصال في السرعة والعمق أول نظام اتصالات غواصة ثنائي الاتجاه للغواصات. تم تصنيف العمق الدقيق الذي ستتمكن فيه الغواصات من نشر العوامات ، لكن شركة لوكهيد مارتن تقول إن كابلات العوامات تقاس بالأميال. هذا يكفي تمامًا للغواصة لإطلاق عوامة على عمق كبير والاستمرار في التحرك بسرعات التشغيل العادية لإكمال مهمة قتالية.

طورت شركة لوكهيد مارتن ثلاث عوامات مخصصة مع اثنين من المقاولين من الباطن Ultra Electronics Ocean Systems و Erapsco. اثنان منهم مرتبطون بالغواصة ويتفاعلون معها باستخدام كابل الألياف البصرية. يحمل أحدهما معدات للاتصال بكوكبة القمر الصناعي Iridium ، والثاني - للاتصالات على ترددات الميكروويف. العوامة الثالثة هي عوامة ترددات صوتية لاسلكية عائمة بحرية. يمكن تطهير الهواء أو حتى تفريغه من خلال جهاز التخلص من النفايات. تعمل بطاريات العوامات المربوطة لمدة تصل إلى 30 دقيقة وبعد تفريغها تغمرها المياه من تلقاء نفسها. تم تصميم العوامات السائبة لنشرها لمدة ثلاثة أيام.

1.تم إخراج BARSH مع مجموعة TDU من TDU (وحدة التخلص من النفايات) ، تعمل الصابورة الرئيسية على تسريع طرد العوامة
2. تدور BARSH ويتم فصل الصابورة الرئيسية عن العوامة
3. مغاسل البرش
4. يتم تحرير الصابورة المساعدة إلى عمق محدد أو بعد وقت محدد. يصبح BARSH طافيًا بشكل إيجابي ويطفو
5. BARSH مع مجموعة TDU يطفو على السطح. قد يستغرق وقت ما بعد الإطلاق عدة دقائق حسب عمق الرمي وسرعته
6. تنفخ عوامة BURSH وتزيل غطاء المظلة. تحرير الغطاء يحرر مجموعة TDU من علبة BARSH
7. يبدأ BARSH تسلسل النشر القياسي. تقوم مجموعة TDU بتنفيذ تسلسل الغمر
8. تبدأ العوامة في العمل كبوابة صوتية للترددات الراديوية

الأمن ليس مجرد شاغل للجيش

بالتوازي مع التطورات في مجال اتصالات الغواصات العسكرية ، يتم إيلاء اهتمام كبير لتحسين الفهم ، وبالتالي ، الاستغلال العقلاني للبيئة تحت الماء لأغراض أكثر سلمية. تستخدم وكالات مثل الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) بالفعل المولدات الصوتية ومعالجات البيانات للمساعدة في التنبؤ والتخفيف من التأثير المحتمل للأحداث البحرية مثل التسونامي والأعاصير. يبحث الباحثون في جامعة بوفالو الآن بجدية عن بدائل للنموذج التقليدي ، حيث تقوم المستشعرات الغاطسة بنقل البيانات باستخدام الطرق الصوتية إلى العوامات السطحية ، حيث يتم تحويل الموجات الصوتية إلى موجات راديو لإرسالها ، عادةً عبر الأقمار الصناعية ، إلى الشبكات الأرضية. هذا النموذج - حاليًا قيد الاستخدام على نطاق واسع - غير اقتصادي وغالبًا ما يكون عرضة لمشاكل عدم توافق الواجهة وقابلية التشغيل البيني.

يبدو الجواب هنا واضحًا - إنشاء الإنترنت تحت الماء. بتمويل من National Science Foundation ، تقوم مجموعة في جامعة بوفالو بتجربة تصميمات أجهزة الاستشعار / محطة الإرسال والاستقبال التي ستوفر إمكانات حقيقية للشبكات تحت الماء ، على الرغم من أن المخاوف المتعلقة بعرض النطاق الترددي والنطاق الترددي العالي تحتاج إلى معالجة كاملة. لكن المشكلة الرئيسية هي أن العمل الذي يتم في هذا المجال سيكون له تأثير خطير للغاية على القضايا الأمنية. مع تزايد عدد السكان في المناطق الساحلية والنمو الأسرع في حركة التجارة البحرية ، أصبحت المحيطات جانبًا أكثر أهمية وضعفًا للأمن الوطني والإقليمي - والمشكلة ليست مقصورة على الحكومات.

أدى الانتشار المتزايد للأنظمة الروبوتية ، سواء السفن السطحية أو الغواصات ، لضمان السلامة في الموانئ ، ومنصات النفط البحرية والمرافق الساحلية المهمة مثل تقاطعات النقل ومحطات الطاقة ، إلى زيادة سريعة في الطلب على الاتصالات الآمنة ، وخاصة للاتصالات بكميات كبيرة.نقل البيانات. سيساعد تشغيل شبكات الغواصات عالية السرعة في تبسيط بعض المشكلات اللوجستية التي تواجه الأساطيل وهياكل الأمن البحري في العديد من البلدان.

ومع ذلك ، من غير المرجح أن توفر مكبرات الصوت وحدها حلاً طويل الأجل لتلبية احتياجات الاتصالات تحت سطح البحر. على الرغم من أنه يمكنهم تقديم هذه الخدمة عبر مسافات طويلة ، إلا أن عيبهم الأساسي يرتبط بمعدلات نقل البيانات المنخفضة والتأخيرات العالية. في هذا الصدد ، يعمل معهد Woodshole Oceanographic الشهير حاليًا على أنظمة اتصالات بصرية يمكنها التغلب نظريًا على هذه القيود.

نجح المعهد بالفعل في إظهار اتصالات قوية وموثوقة بسرعات تصل إلى 10 ميجابت في الثانية باستخدام أنظمة آلية بسيطة منتشرة في العمق. يعد التأثير المحتمل لهذه التقنية مهمًا ، على سبيل المثال ، حيث يمكن استبدال ROVs المربوطة المستخدمة حاليًا في صيانة منصة الحفر بأنظمة بسيطة تعمل بالبطاريات (حتى تلك التي يمكن التخلص منها) ، وبالتالي تقليل التكاليف بشكل كبير.

نظرًا لأن الأمن الغذائي أصبح المشكلة الرئيسية للدولة في هذا القرن ويتم إيلاء الكثير من الاهتمام للزراعة البحرية كحل جزئي لها ، فإن الحاجة إلى اتصال موثوق وآمن بين المزارع الآلية والإدارة السطحية يجب أن تصبح الشاغل الرئيسي بالكامل هذه الدولة بالذات. عندما يتعلق الأمر بالتطبيقات البحرية ، فإن أنظمة الاتصالات الضوئية تحت الماء تقدم ميزة هائلة في كونها شديدة المقاومة للتشويش أو التدخل الخارجي. ونتيجة لذلك ، تم تحسين مستوى أمان الاتصالات بشكل كبير - وهي ميزة تستخدمها QinetiQ North America بنشاط بناءً على خبرتها التي تبلغ 15 عامًا في هذا المجال.

يبدو أنه لا توجد مشكلة مستعصية على الحل عندما يتعلق الأمر بالبراعة العلمية. إن استخدام الخبرة المكتسبة على الأرض ، في الهواء ، في العالم تحت الماء ، واستخدام التقنيات الحالية ، مثل الاتصال البصري ، وتطوير خوارزميات خاصة كلها من أجل مراعاة واستخدام الخصائص الفريدة لل البيئة البحرية. على ما يبدو ، يتوقع عالم الاتصالات تحت الماء ارتفاعًا كبيرًا في الاهتمام بهياكل الأمن البحري والمجتمع العلمي ، فضلاً عن القوات المسلحة في العديد من البلدان. هناك الكثير من المشاكل بالطبع ، وهي تتراوح بين الصعوبات في تحقيق معدلات عالية لنقل البيانات من خلال الاتصالات الصوتية إلى النطاق المحدود للأنظمة الضوئية التي تعمل تحت سطح الماء. ومع ذلك ، فإن الآفاق مشرقة ، بالنظر إلى الموارد المخصصة لحل المشكلة ، بما في ذلك المالية. هذا على الرغم من أننا نعيش في عصر الزهد المالي في مجال البحث العلمي. لذلك تنتظرنا قصة مثيرة ... ربما.

/أليكس أليكسيف ، topwar.ru/

منذ الأيام الأولى للغواصات ، ارتبطت فعاليتها كسفن حربية بالاستعداد لتلقي الأوامر من خلال الطريقة الجديدة الناشئة في ذلك الوقت لنقل الإشارات - الراديو. في عام 1910 ، تم تركيب أول محطة إذاعية على غواصة تابعة لأسطول البلطيق. جعل من الممكن توصيل غواصة على السطح بمحطة راديو ساحلية على مسافة تصل إلى 40 ميلاً (يمكن تسمية عام 1910 بعام ميلاد الاتصالات مع الغواصات في روسيا). بحلول نهاية عام 1913 ، تم تسليح 5 غواصات من أسطول البلطيق وغواصتان من أسطول البحر الأسود بمحطات راديو. منذ عام 1916 ، لم يتم قبول أي من السفن التي تدخل الأسطول بدون معدات لاسلكية.

تقليديا ، يمكن تمييز أربع مراحل في تطوير الاتصالات الراديوية مع الغواصات.

كانت المرحلة الأولى من عام 1910 حتى منتصف القرن الماضي. تتميز هذه الفترة بدراسة انتشار الموجات الراديوية في العمود المائي ، وتنظيم المؤسسات العلمية والمؤسسات الصناعية ، وتطوير وثائق الاتصال ، وتطوير مرافق الاتصالات البحرية وإنتاجها التسلسلي. في عام 1932 ، تم إنشاء معهد البحوث البحرية للاتصالات البحرية تحت قيادة الأكاديمي أ. بيرج. في عام 1938 ، تم تشكيل مديرية الاتصالات التابعة لمفوضية الشعب البحرية. في الوقت نفسه ، تم تطوير أسطول نظام التسلح اللاسلكي "Blokada-2" ، والذي تضمن 7 أنواع من أجهزة الإرسال اللاسلكي و 5 أنواع من أجهزة الاستقبال اللاسلكية. كانت هذه معدات لاسلكية للاتصالات طويلة الموجة والقصيرة.

تم إجراء الاتصالات اللاسلكية مع الغواصات في فترة ما قبل الحرب في نطاقات الموجات الطويلة والقصيرة. تم إجراء جلسات اتصال عندما كانت الغواصة على السطح ، مما قلل من سريتها ، سواء من الاستطلاع الراديوي أو من معدات المراقبة المرئية ، على الرغم من أن هذه الجلسات كانت تتم بشكل رئيسي في الظلام ، خلال ساعات شحن البطارية.

إن تقليل وقت بث إشارات الراديو على الهواء ومدة بقاء الغواصة في موضع السطح أو المنظار أثناء جلسة الاتصال تصبح المهمة الأكثر أهمية ، جنبًا إلى جنب مع نقل الإشارات والرسائل في الوقت المناسب وبصورة موثوقة. تم حل هذه المهمة بنجاح في الفترة من الخمسينيات إلى السبعينيات - في المرحلة الثانية من تطوير الاتصالات مع الغواصات. في منتصف الخمسينيات من القرن الماضي ، تم تبني مبدأ إنشاء أسطول صواريخ نووي عابر للمحيطات. تم تخصيص مكان مهم فيه لتطوير الاتصالات مع الغواصات. في ديسمبر 1955 ، تم اعتماد قرار لمجلس وزراء اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية "بشأن تدابير ضمان الاتصالات مع الغواصات" ، والذي ينص على بناء 177 منشأة ، بما في ذلك مراكز القيادة ، ومراكز الراديو التابعة للبحرية ، وكذلك القوات الجوية والجوية. الدفاع عن الأساطيل. إن نظام الاتصالات البحرية الموجود الآن هو إلى حد كبير نتيجة لتنفيذ المرسوم الحكومي لعام 1955.

بحلول هذا الوقت ، تم بناء مراكز راديو الموجة القصيرة الرئيسية ، وتطوير وتجهيز الغواصات بأجهزة إرسال قوية للموجات القصيرة ، ومعدات اتصالات فائقة السرعة (UBD) ، وهوائي "Frame" و "Paravan" المقطوع جهاز هوائي. هذه هي الطريقة التي تم بها إنجاز مهمة الدولة المتمثلة في التحكم في الغواصات في وضع مغمور وزيادة سرية أفعالهم. كان عمق غمر الغواصة عند استقبال الإشارات 50 مترًا ، وكان وقت إرسال رسالة واحدة 0.7 ثانية.

وضع التطور التطوري للغواصات متطلبات إضافية لنظام الاتصالات البحرية من حيث السرية والموثوقية والموثوقية. تم حل هذه المهام في المرحلة الثالثة من التطوير (منتصف السبعينيات - منتصف التسعينيات). تشمل هذه الفترة بناء أقوى محطة إذاعية VLF "Hercules" ونظام الأقمار الصناعية للاتصالات الملاحية "Parus" وخطوط الاتصال الآلي.

حددت متطلبات تقليل عدد أطقم الغواصات وتقليل وزن وحجم خصائص معدات الاتصالات الحاجة إلى إنشاء أنظمة اتصالات مؤتمتة. تم تشغيل أول مجمع محلي للاتصالات البحرية الآلية في عام 1972 ، ونسخته الحديثة في عام 1974. تم تركيب كلا المجمعين على غواصات الأسطول الشمالي. تم تقديم مساهمة لا تقدر بثمن في تطوير الاتصالات مع الغواصات من قبل المجلس العلمي الذي أنشئ في عام 1978 تحت رئاسة أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية حول المشكلة المعقدة "طرق الفيزياء الإشعاعية لدراسة البحار والمحيطات". كان يرأسها الأكاديمي ف. Kotelnikov ، نائب رئيس أكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. كان المجلس قادرًا على تنظيم البحوث بمشاركة المنظمات البحثية الرائدة في البلاد حول مجموعة واسعة من مشاكل التواصل مع الغواصات. اليوم يرأس عمل هذا المجلس الأكاديمي إي فيليكوف.

يمكن ضمان مزيد من التخفيض في وقت تسليم إشارات التحكم القتالية ، في المقام الأول إلى القوات النووية الاستراتيجية البحرية ، من خلال تنظيم اتصال بدون جلسات مع الغواصات. لقد تم اتخاذ خطوات حقيقية في هذا الاتجاه باستخدام أجهزة الهوائي التي يتم سحبها بواسطة الكابلات. تم وضع التعديل الأول لمثل هذا الهوائي في الخدمة في عام 1980 ، حيث سمح بالسحب المستمر بسرعات منخفضة ووفر استقبالًا لاسلكيًا في نطاق الموجات الطويلة جدًا. أدت التعديلات اللاحقة على هذا الهوائي إلى توسيع قدراته. وأجريت اختبارات لاستقبال إشارات من نظام الأقمار الصناعية للاتصالات الملاحية "باروس". لإتقان نطاق الترددات المنخفضة للغاية لنقل الإشارات إلى الغواصات العميقة في عام 1985 ، تم تكليف مركز تجريبي للاتصالات بعيدة المدى بترددات منخفضة للغاية في شبه جزيرة كولا. كانت نتيجة المرحلة الثالثة من التطوير إنشاء نظام اتصالات عالمي مع الغواصات ، مما يضمن حل المهام القتالية في أي مكان في المحيط العالمي.

نحن الآن في المرحلة الرابعة من تطوير نظام الاتصالات الغواصة. مهامها الأساسية في تطوير الاتصالات مع الغواصات هي:

• إتقان نطاق الترددات المنخفضة للغاية لتحقيق أعماق اتصال كبيرة
• مزيد من التحديث للاتصالات البحرية فائقة الموجة الطويلة
• إدخال الأساليب المحققة لحماية التشويش في اتصالات الموجة القصيرة للبحرية
• إنشاء قنوات اتصال رقمية للبحرية
• إنشاء أنظمة اتصالات مائية صوتية واعدة والبحث عن طرق لتنفيذ طرق وقنوات وأنواع اتصالات غير تقليدية
• إنشاء وتجهيز الغواصات بوسائل فعالة للاتصال في حالات الطوارئ. ومن الأمثلة على ذلك جهاز معلومات الطوارئ المنبثق "Nadezhda" لنظام COSPAS-SAR-SAT.

اتصال الغواصة

انتقال صوتي

صوتيمكن أن تنتشر بما يكفي في الماء ، ومكبرات الصوت تحت الماء و الماءيمكن استخدامها للتواصل. على أي حال ، القوات البحرية و الاتحاد السوفياتي، و الولايات المتحدة الأمريكيةتركيب أجهزة صوتية في قاع البحر في المناطق التي ترتادها الغواصات ، وربطها بكابلات بحرية بمحطات اتصالات أرضية.

يمكن الاتصال أحادي الاتجاه في وضع مغمور من خلال استخدام الانفجارات. سلسلة من الانفجارات ، متتالية على فترات منتظمة ، تنتشر عبر قناة الصوت تحت الماء ويتم استقبالها بواسطة اختصاصي الصوتيات المائية.

اتصالات لاسلكية ذات تردد منخفض للغاية

موجات الراديو نطاق منخفض جدًا (VLF ، VLF ، 3-30 كيلو هرتز) تخترق مياه البحر إلى أعماق تصل إلى 20 مترًا. هذا يعني أن الغواصة الموجودة على عمق ضحل يمكنها استخدام هذا النطاق للتواصل. حتى غواصة أعمق بكثير يمكن أن تستخدم عوامةمع هوائي على كابل طويل. يمكن أن تقع العوامة على عمق عدة أمتار ، وبسبب صغر حجمها ، لا يمكن اكتشافها السوناراتالعدو. أحد أول أجهزة الإرسال VLF ، " جالوت"، تم بناؤه في ألمانيا في عام 1943 ، بعد أن انتقلت الحرب إلى الاتحاد السوفيتي ، وتم ترميمه في 1949-1952 في منطقة نيجني نوفغورود ولا يزال قيد التشغيل.

في بيلاروسيا ، تحت فيليكا، جهاز إرسال VLF ميغاوات يعمل للتواصل مع غواصات البحرية الروسية - 43 مركز الاتصالات.

صورة جوية لمرسل ELF (بحيرة كلام ، ويسكونسن, 1982)

موجات الراديو تردد منخفض للغاية (قزم ، ELF ، حتى 30 هرتز) بسهولة عبر الأرض ومياه البحر. يعد بناء جهاز إرسال ELF مهمة صعبة للغاية بسبب ضخامة الطول الموجي. السوفياتييعمل نظام ZEVS بتردد 82 هرتز (الطول الموجي - 3656 كم) ، أمريكي"البحار" ( الإنجليزية الملاح) 76 هرتز (الطول الموجي - 3944.64 كم). يمكن مقارنة الطول الموجي لأجهزة الإرسال هذه بنصف قطر الأرض. من الواضح أن بناء ثنائي القطب الهوائياتعند نصف الطول الموجي (طول ≈ 2000 كم) هي مهمة غير واقعية في الوقت الحالي.

بدلاً من ذلك ، يجب أن تجد منطقة من الأرض ذات توصيل نوعي منخفض نسبيًا وأن تدفع قطبين كبيرين بداخلها على مسافة حوالي 60 كم من بعضهما البعض. نظرًا لأن موصلية الأرض في منطقة الأقطاب الكهربائية منخفضة جدًا ، فإن التيار الكهربائي بين الأقطاب الكهربائية سوف يخترق بعمق داخل الأرض ، ويستخدمها كجزء من هوائي ضخم. نظرًا للتعقيد التقني العالي للغاية لمثل هذا الهوائي ، لم يكن لدى الاتحاد السوفيتي والولايات المتحدة سوى أجهزة إرسال ELF.

يتم تنفيذ المخطط أعلاه على جهاز الإرسال "ZEUS" الموجود على شبه جزيرة كولافي Severomorsk-3 شرق مورمانسكفي المنطقة بإحداثيات 69 ، 33 69 درجة شمالا ش. 33 درجة شرقا إلخ. /  69 درجة شمالا ش. 33 درجة شرقا إلخ. (ز) (س)(تم الإعلان عن حقيقة وجود جهاز الإرسال السوفيتي ELF فقط في عام 1990). يتميز مخطط الهوائي هذا بكفاءة منخفضة للغاية - فهو يتطلب طاقة محطة طاقة منفصلة للعمل ، بينما تبلغ قوة إشارة الخرج عدة واط. ولكن من ناحية أخرى ، يمكن استقبال هذه الإشارة فعليًا في أي مكان في العالم - حتى محطة علمية في القارة القطبية الجنوبيةسجلت حقيقة أن جهاز الإرسال ZEUS كان قيد التشغيل. [ المصدر غير محدد 575 يومًا ]

يتكون جهاز الإرسال Seafarer الأمريكي من هوائيين في بحيرة كلام ، ويسكونسن(من عند عام 1977) وفي قاعدة سوير الجوية في ميشيغان(ج عام 1980). تم تفكيكها في سبتمبر عام 2004... حتى عام 1977 ، كان نظام Sanguine قيد الاستخدام. ويسكونسن.

القوات البحرية المملكة المتحدةحاول بناء جهاز الإرسال الخاص بهم في اسكتلنداولكن تم إلغاء المشروع.

نظرًا للحجم الكبير لمثل هذا الجهاز ، فإن النقل من قارب مغمور إلى الأرض غير ممكن. يتم الاحتفاظ بسرية رمز الاتصال ، ولكن يمكن الافتراض أنه نظرًا لتردد الإرسال المنخفض (وحدات بايت في الدقيقة) ، يتم إرسال أبسط الأوامر فقط عبر اتصالات ELF ، مثل "تصفح واستمع إلى الأمر عبر الاتصال عبر الأقمار الصناعية" . ومع ذلك ، فإن هوائيات الاستقبال لاتصالات ELF ليست صغيرة بأي حال من الأحوال - تستخدم القوارب هوائيات مقطرة مصنعة.

الاتصال اللاسلكي عبر أجهزة إعادة الإرسال

الأقمار الصناعية

إذا كانت الغواصة على السطح ، فيمكنها استخدام النطاق اللاسلكي العادي ، مثل السفن البحرية الأخرى. هذا لا يعني استخدام نطاق الموجات القصيرة المعتاد: غالبًا ما يكون اتصالًا بالجيش قمر صناعي للاتصالات... في الولايات المتحدة ، يُطلق على نظام الاتصال هذا اسم "النظام الفرعي للأقمار الصناعية لتبادل المعلومات مع الغواصات" ( الإنجليزية النظام الفرعي لتبادل معلومات الأقمار الصناعية تحت سطح البحر، SSIXS) ، جزء من نظام اتصالات الأقمار الصناعية عالي التردد البحري ( الإنجليزية نظام اتصالات الأقمار الصناعية عالي التردد البحرية، UHF SATCOM).

شركة فرعيةتحت الماءالقوارب

في السبعينيات ، تم تطوير مشروع تعديل الغواصة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. مشروع 629لاستخدامها كمكررات للإشارة ولتوفير اتصالات السفن من أي مكان في العالم مع قيادة البحرية. تم تعديل ثلاث غواصات حسب المشروع.

الطائرات

للتواصل مع الغواصات في البحرية الروسية (اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية) ، يتم استخدام طائرة التتابع توبوليف 142 MR (تصنيف الناتو - "Bear-J"). يوجد في الجزء السفلي من جسم الطائرة أسطوانة بهوائي كابل سحب عادم بطول 8.6 كم وجهاز إرسال واستقبال عالي الطاقة VLF - محطة R-826PL "Fregat". بالإضافة إلى ذلك ، تم تجهيز الطائرة بمجموعة من محطات الموجات القصيرة للاتصالات التروبوسفيرية - "BKSR-A" ومعدات إضافية لتشفير وأتمتة الاتصالات الراديوية. يمكن للطائرة البقاء في الهواء لمدة تصل إلى 17 ساعة.

خلسة

جلسات التواصل ، خاصة عند ظهور القارب على السطح ، تعطل سريتها ، مما يعرضها لخطر الاكتشاف والهجوم. لذلك ، يتم اتخاذ تدابير مختلفة لزيادة سرية القارب ، على الصعيدين الفني والتنظيمي. لذلك ، تستخدم القوارب أجهزة إرسال لنقل نبضات قصيرة يتم فيها ضغط جميع المعلومات الضرورية. أيضًا ، يمكن إجراء النقل بواسطة عوامة منبثقة ومنبثقة فرعية. يمكن أن يترك القارب العوامة في موقع محدد لنقل البيانات ، والذي يبدأ عندما يغادر القارب نفسه المنطقة بالفعل.

في معظم الحالات ، يكون الحل الأبسط كافيًا: تطفو على سطح الماء وترفع الهوائي فوق الماء. لكن هذا الحل لا يكفي لغواصة نووية - تم تطوير هذه السفن خلال الحرب الباردة ويمكن غمرها لعدة أسابيع أو حتى أشهر ، ولكن مع ذلك كان عليهم إطلاق صواريخ باليستية بسرعة في حالة نشوب حرب نووية.

يتم التواصل مع الغواصات في وضع مغمور بالطرق التالية.

كليات يوتيوب

1 / 2

✪ جهاز الغواصة

✪ حادث الغواصة. طقوس "خطيرة" للطفل.

ترجمات

انتقال صوتي

يعمل النظام السوفيتي "ZEUS" على تردد 82 هرتز (الطول الموجي 3656 كم) ، نظام "Seafarer" الأمريكي (من الإنجليزية- "الملاح" - 76 هرتز (الطول الموجي 3944.64 كم). يمكن مقارنة الطول الموجي لأجهزة الإرسال هذه بنصف قطر الأرض. حتى عام 1977 ، كان نظام Sanguine في ولاية ويسكونسن قيد الاستخدام. التردد - 76 هرتز أو 45 هرتز. حاولت البحرية البريطانية بناء جهاز إرسال خاص بها في اسكتلندا ، ولكن تم إلغاء المشروع.

موجات الراديو ترددات الأشعة تحت الحمراء المنخفضةأو ترددات الأشعة تحت الحمراء المنخفضة (هنش، ILF 300-3000 Hz) تحتوي على عناصر هوائي أكثر إحكاما ، ولكن اختراق أقل في أعماق البحر والأرض.

موجات الراديو ترددات منخفضة جداأو ترددات منخفضة جدا (VLF، VLF 3-30 كيلو هرتز) أكثر إحكاما من الهوائيات مقارنة بالنطاقات السابقة ، لكنها يمكن أن تخترق مياه البحر فقط إلى أعماق تصل إلى 20 مترًا ، متغلبًا على تأثير السطح (الجلد). يمكن للغواصة الضحلة استخدام هذا النطاق للاتصالات. يمكن للغواصة الأعمق استخدام عوامة بهوائي على كابل طويل. يمكن أن تكون العوامة على عمق عدة أمتار ، وبسبب صغر حجمها ، لا يمكن رصدها بواسطة سونار العدو. تم بناء أول جهاز إرسال VLF في العالم ، "جالوت" ، في ألمانيا في عام 1943 ، بعد الحرب تم نقله إلى الاتحاد السوفياتي ، وفي 1949-1952 تم ترميمه في منطقة نيجني نوفغورود وما زال يعمل. في بيلاروسيا ، بالقرب من Vileika ، يوجد جهاز إرسال VLF ميغاواط للتواصل مع غواصات البحرية الروسية - مركز الاتصالات 43.

موجات الراديو ترددات منخفضةأو ترددات منخفضة (LF، LF 30-300 كيلو هرتز) للتواصل مع المنشآت تحت الأرض أو البحرية. كان جهاز الإرسال Seafarer الأمريكي يعمل عند 76 كيلو هرتز ويتألف من هوائيين في بحيرة كلام ، ويسكونسن (منذ عام 1977) وفي قاعدة سوير الجوية في ميشيغان (منذ 1980). تم تفكيكه في سبتمبر 2004.

عيوب الاتصالات الراديوية للنطاقات المشار إليها:

• خط الاتصال أحادي الاتجاه. لا يمكن أن يكون للغواصة الموجودة على متنها جهاز إرسال خاص بها بسبب حجم الهوائي الضخم المطلوب. حتى هوائيات الاستقبال لاتصالات ELF / VLF ليست صغيرة بأي حال من الأحوال: تستخدم القوارب هوائيات مقطوعة بطول مئات الأمتار.
• سرعة هذه القناة منخفضة للغاية - بترتيب عدة أحرف في الدقيقة. وبالتالي ، فمن المعقول افتراض أن الرسائل المرسلة تحتوي على تعليمات أو أوامر عامة لاستخدام أنواع أخرى من الاتصالات.

الأقمار الصناعية

إذا كانت الغواصة على السطح ، فيمكنها استخدام النطاق اللاسلكي العادي ، مثل السفن البحرية الأخرى. هذا لا يعني استخدام نطاق الموجات القصيرة المعتاد: غالبًا ما يكون التواصل مع الجيش لاستخدامها كمكررات للإشارة وتوفير الاتصال بين السفن من أي مكان في العالم بأمر من البحرية. تم تعديل ثلاث غواصات حسب المشروع.

يتم تثبيت معدات مماثلة في مركز القيادة الجوية - طائرة Il-80.

تستخدم البحرية الأمريكية طائرة E-6 Mercury للتواصل مع الغواصات في نطاق VLF (تم إنشاؤه على أساس طائرة ركاب Boeing-707 ، يتم استخدام الهوائيات المقطوعة بطول 7925 مترًا (رئيسي) و 1219 مترًا (مساعد)) . في الواقع ، هذه الطائرة ليست مكررًا خالصًا لإشارات التحكم القتالية لـ SSBNs ، ولكنها تعمل كمركز قيادة للتحكم في القوات النووية الاستراتيجية. يضم الطاقم ، بالإضافة إلى 5 أشخاص يقودون الماكينة مباشرة ، 17 عاملاً. يحتوي موقع القيادة الجوية الحكومية E-4A (القائم على Boeing 747) أيضًا على محطة SDV وهوائي كابل قطره حوالي 8 كيلومترات.

خلسة

جلسات التواصل ، خاصة مع ظهور القارب على السطح ، تعطل سريته ، مما يعرضه لخطر الاكتشاف والهجوم. لذلك ، يتم اتخاذ تدابير مختلفة لزيادة سرية القارب ، على الصعيدين الفني والتنظيمي. لذلك ، تستخدم القوارب أجهزة إرسال لنقل نبضات قصيرة يتم فيها ضغط جميع المعلومات الضرورية. أيضًا ، يمكن إجراء النقل بواسطة عوامة منبثقة ومنبثقة فرعية. يمكن أن يترك القارب العوامة في مكان معين لنقل البيانات ، والذي يبدأ عندما يكون القارب نفسه قد غادر المنطقة بالفعل أم لا.

الاتصالات مع الغواصات النووية الأمريكية

كابتن من الرتبة الأولى للاحتياطي أ. ماركوف

في خطط البنتاغون ، يتم تعيين دور مهم في حرب نووية عامة للغواصات الصاروخية التي تعمل بالطاقة النووية (SSBNs) ، والتي هي بالفعل في وقت السلم في مناطق الدوريات في حالة استعداد دائم لتنفيذ أمر لإطلاق صواريخ على أهداف العدو. الغواصات النووية متعددة الأغراض (PLA) ، وحل مهام الاستطلاع ، والدوريات على الخطوط المضادة للغواصات ، ودعم أنشطة القوات الضاربة للأسطول ، وتكون دائمًا جاهزة لاستخدام أسلحتها (طوربيدات وصواريخ كروز ، بما في ذلك الصواريخ المضادة للسفن).
تتطور قوات الغواصات الأمريكية في اتجاه تعزيز قوتها القتالية وزيادة مناعتها ضد نفوذ العدو. من بين أهم الإجراءات لضمان سرية أنشطة الغواصات ، تعتبر القيادة الأمريكية: نظام عمليات خاص لاستخدامها ؛ خفض مستوى المجالات الفيزيائية ، الصوتية والكهربائية في المقام الأول ؛ تطبيق نظام تحكم موثوق. إن تحسين الأنظمة الموجودة ، وكذلك تطوير وإنشاء أنظمة ووسائل اتصال جديدة مع الغواصات ، وخاصة تلك الموجودة في أعماق كبيرة ، هي ، كما تقول الصحف الأجنبية ، أساس الحفاظ عليها في حالة استعداد قتالي عالي.
يعد التحكم الموثوق به في غواصة في وضع مغمور مشكلة معقدة نوعًا ما ، حيث يعمل المتخصصون الأمريكيون منذ أكثر من 20 عامًا على حلها ، كما أشارت الصحافة الأجنبية. تكمن الصعوبة الرئيسية في حقيقة أن إشارة الراديو تتغلب على عمود الماء ، حيث يتم امتصاص طاقتها اعتمادًا على طول الموجة ، وكذلك المسافة بين جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال ، وقوتها ، وعمق استقبال الإشارة ، وسرعة حركة الهوائي ، و عدد من العوامل الأخرى. درجة امتصاص الإشارات وعمق تغلغلها في البيئة المائية موضحة في الشكل. واحد.
يجعل التطور الحديث للتكنولوجيا الإلكترونية من الممكن استخدام نطاقات الموجة الطويلة (LW) والموجة الطويلة جدًا (VLW) على نطاق واسع للتواصل مع الغواصات. يرتبط استخدام نطاق التردد المنخفض للغاية (ELF) بالحاجة إلى استخدام إشعاع ذي قدرة كبيرة وهوائيات معقدة ذات أحجام كبيرة. يتطلب نقل الرسائل عبر البيئة المائية في نطاق الطول الموجي عالي التردد (البصري) تركيز الطاقة في حزمة ضيقة ويرتبط باستخدام تقنية الليزر فوق المنطقة التي توجد فيها الغواصة.
حاليًا ، يتم التحكم في الغواصات من خلال شبكة من العقد الساحلية ومراكز الاتصالات. تقع في جميع المناطق المهمة في العالم المجاورة للمياه التي تعمل فيها الغواصات الأمريكية. تبث المحطات الإذاعية لهم البث بدون إيصال. لزيادة موثوقية الاتصال ، تعمل محطتان راديو على الأقل في كل منطقة من المسرح ، والتي ، باستخدام نطاقات الموجات VHF و KB و DV و VLF ، تكرر الرسائل الرئيسية بشكل متكرر.

يتم تنفيذ إرسالات VHF في الداخل. خط البصر أو من خلال نظام الأقمار الصناعية Flitsatcom (225-400 ميجاهرتز) ، والذي سيتم استبداله في النصف الثاني من الثمانينيات بنظام ليسات. تم بالفعل إطلاق أربعة أقمار صناعية من هذا الأخير في مدارات ثابتة.
إحدى قنوات النظام الساتلي (عرض النطاق الترددي 25 كيلو هرتز) مخصصة لإعادة إرسال الإرسال الدائري في الأسطول ، بما في ذلك الغواصات. في هذه الحالة ، تتم عمليات الإرسال في وصلة "الأرض - الأقمار الصناعية" في نطاق السنتيمتر ، و "الأقمار الصناعية - السفينة" - في النطاق العشري. بالنسبة للبث ، يتم استخدام محطات AN / FSC-79 الأرضية ، الموجودة في مراكز الاتصالات الرئيسية للبحرية في نورفولك (الولايات المتحدة الأمريكية) وهونولولو (هاواي) ونابولي (إيطاليا) وغوام (المحيط الهادئ) ودييجو جارسيا (المحيط الهندي) . في الغواصات ، يتم استقبال هذه الإرسالات بواسطة مستقبل AN / SRR-1 واحد في البحرية الأمريكية. من أجل ضمان موثوقية الاتصال وزيادة معدل نقل قناة الإرسال الدائري إلى العنوان البحري ، يتم استخدام معدات الاتصالات الرقمية ، والتي تسمح بنقل المعلومات بسرعة 2400 بت / ثانية. توجد المعدات في مركز الاتصالات الساحلية (CS) والغواصة ، وبمساعدتها يمكن إجراء نقل عالي السرعة أيضًا من القارب إلى الساحل.
يتم استخدام نطاق KB (3-30 MHz) فيما يتعلق بالنطاقات الأخرى كاحتياطي ، نظرًا لأن مرور موجاته الراديوية غير مستقر بدرجة كافية وهو عرضة للتداخل اللاسلكي. يستغرق إنشاء اتصال وإرسال رسالة وقتًا طويلاً
يمكن أن تستقبل الغواصات إشارات في نطاقي VHF و HF فقط على السطح أو على عمق المنظار باستخدام هوائيات قابلة للسحب.
تم تجهيز معظم مراكز الاتصالات الساحلية التابعة للبحرية الأمريكية ، وكذلك محطات الراديو الأمريكية الموجودة في أوروبا وغرب المحيط الهادئ ، بأجهزة إرسال طويلة الموجة للاتصالات. على مسافة 3-4 آلاف كم. تمتلك الولايات المتحدة الساحلية الرئيسية أجهزة إرسال VLF (3-30 كيلو هرتز) ، والتي توفر الاتصال بالغواصات على مسافة تصل إلى 16 ألف كيلومتر. تمتلك البحرية الأمريكية حاليًا سبع نقاط من هذا القبيل ، ثلاثة منها - أنابوليس (واشنطن) ولوالوالي (هاواي) والبوا (منطقة قناة بنما) - تم بناؤها قبل الحرب العالمية الثانية وتم تحديثها عدة مرات. في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي ، تم إنشاء مراكز راديو كاتلر (مين) وجيم كريك (واشنطن) ونورث ويست كاب (أستراليا) وسان فرانسيسكو (كاليفورنيا). تم تجهيز مركز إرسال راديو Cutler بجهاز إرسال واحد بقوة 2000 كيلو وات ، وجيم كريك - اثنان 1000 كيلو واط لكل منهما ، والباقي - 1000 كيلو واط لكل منهما. ترددات التشغيل الرئيسية هي 14-35 كيلو هرتز.
تشير الصحافة الأجنبية إلى أن المحطات الإذاعية الساحلية ، لا سيما محطات الترددات المنخفضة جداً ، مع مجالات هوائيها الضخمة ، تخضع لتأثير العدو. وبالتالي ، فإن مجال الهوائي لمركز راديو Cutler يشغل حوالي 6 كيلومترات مربعة. تضم عدة أقسام من الهوائيات ، معظمها معينية ، معلقة على دعائم من الصلب بارتفاع 250-300 م ، وبحسب القيادة الأمريكية ، مع اندلاع الأعمال العدائية ، يمكن تدمير معظم مراكز الراديو. لذلك ، تعتقد أنه من أجل التحكم الأكثر موثوقية في الغواصات ، وخاصة الصواريخ منها ، هناك حاجة إلى أنظمة اتصالات مع زيادة القدرة على البقاء ونطاق الانتشار وعمق إرسال الإشارات تحت الماء.
إنهم يعلقون أملًا خاصًا في حل هذه المشكلة على نظام اتصالات VLF الاحتياطي الذي تم إنشاؤه في الستينيات ، والموجود على طائرات مكرر ، والذي أطلق عليه اسم TAKAMO. يجب عليها ، في الوقت المناسب وبثقة كبيرة ، إرسال أمر استخدام الأسلحة النووية إلى SSBN. على متن طائرة TAKAMO ، يتم تلقي الرسالة عبر قناة الإرسال الدائرية للغواصات وعبر خطوط الاتصال الخاصة مع القيادة العليا للقوات المسلحة والبحرية الأمريكية.
تم دمج طائرة مكرر ES-130 من نظام TAKAMO في سربين (تسع طائرات لكل منهما) تعمل في مسارح المحيط الأطلسي والمحيط الهادئ. وهي مجهزة خصيصًا لعمل أفراد نوبة العمل بمعدات لاستقبال ونقل الإشارات إلى الغواصات. يقع نوبة العمل في الغرفة الأمامية لجسم الطائرة ، حيث يوجد مركز التحكم المركزي ، ومواقع المشغلين الذين يتحكمون في مرور المعلومات عبر قنوات الهاتف والتلغراف ، ومنصب مشغل جهاز الإرسال VLF. في الجزء الخلفي من جسم الطائرة ، يتم تثبيت أجهزة الاستقبال والإرسال ومضخمات الطاقة وأنظمة معالجة المعلومات ومراحل خرج جهاز إرسال الموجات الطويلة جدًا ومعدات لمطابقتها مع الهوائي.
تشمل معدات الاتصالات الخاصة بطائرة إعادة الإرسال: أربع محطات راديو VHF AN / ARC-138 ، ومحطتا راديو KB AN / ARC-132 ، ومحطة اتصالات ساتلية AN / ARC-146 ، بالإضافة إلى مستقبلات الراديو KB و SV و DV و نطاقات VLF. لإعادة إرسال الإرسالات ، يتم تركيب جهاز إرسال VLF صغير الحجم AN / ARQ-127 بقوة 200 كيلو واط ، يعمل في نطاق 21-26 كيلو هرتز ، على متن الطائرة. يتم النقل إلى الغواصات في أوضاع الطباعة المباشرة والأسلاك اليدوية. عنصر الانبعاث عبارة عن هوائي يبلغ طوله 10 كيلومترات ويتم تحريره وإزالته بواسطة جهاز خاص.
أثناء العمل في الجو ، تطير طائرة المكرر في منطقة معينة على ارتفاع حوالي 8000 متر بسرعة 330-500 كم / ساعة في دائرة نصف قطرها 185 كم مع إطلاق هوائي VLF. في هذا الوضع ، يتدلى الهوائي المقطوع بمقدار 1500 متر ويأخذ موقعًا قريبًا من الوضع الرأسي. وفقًا لنتائج سنوات عديدة من استخدام نظام TAKAMO ، كما لاحظت الصحافة الغربية ، يتم استقبال إرسالهم بواسطة الغواصات عندما يتم تعميق الهوائي إلى 15 مترًا وإزالته من الطائرة ، بشكل أساسي على مسافات قصيرة نسبيًا ، ولكن ربما تصل إلى 10 آلاف كم.
وفقًا لتقارير الصحف الأجنبية ، يتم تحسين نظام TAKAMO. يجري تحسين وتحديث التسلح التقني الراديوي للطائرة ، ويتم إدخال أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية على نطاق واسع. طلبت الصناعة 15 طائرة من طراز E-6A ، تم تطويرها على أساس طائرة بوينج 707. بدءًا من عام 1987 ، مع نفاد العمر التشغيلي للطائرة EC-130Q ، سيتم استبدالها بطائرة E-6A جديدة.
للتواصل مع الغواصات في أي وقت وفي الأعماق التي تضمن سرية أفعالهم ، يبدأ المتخصصون الأمريكيون في استخدام نطاق التردد (0-3000 هرتز) ، حيث يكون لموجات الراديو معامل توهين ضئيل عند اختراق البيئة المائية (أعلى) إلى 0.1 ديسيبل / م) وزيادة المقاومة لإشعاع التفجيرات النووية. باستخدام جهاز إرسال قوي بما فيه الكفاية ، تنتشر موجات الراديو CNF على مسافة تزيد عن 10 آلاف كيلومتر وتخترق المياه إلى عمق 100 متر.
في الستينيات ، جرت محاولات لإنشاء مثل هذا النظام ، ولكن نظرًا لتكلفته العالية للغاية وعدد من الأسباب الأخرى ، تم إغلاق المشروع ، وتم إيقاف مركز الاختبار في عام 1978.
في عام 1981 ، وافقت الحكومة الأمريكية على مشروع أرخص لنظام اتصالات يعتمد على CNF بتكلفة إجمالية قدرها 230 مليون دولار (أطلق عليه اسم ELF - التردد المنخفض للغاية). يوفر مركزين للإرسال مع أجهزة إرسال 3-5 ميجاوات. الأول هو منشأة اختبار أعيد تصميمها في ولاية ويسكونسن وتحتوي بالفعل على جهاز إرسال عالي القدرة. في 1982-1984 ، تم إجراء العديد من عمليات النقل التجريبية للقوارب المغمورة من هذا المركز. تم استقبال الإشارة من قبلهم على عمق حوالي 100 متر بسرعة تصل إلى 20 عقدة. المركز الثاني قيد الإنشاء في ميشيغان. لتبسيط بنائه وتشغيله ، يتم تعليق نظام الهوائي (بطول إجمالي يبلغ حوالي 100 كم) على دعامات فولاذية بارتفاع 1.8 متر.
للاتصال ، من المفترض استخدام ترددات من 45-80 هرتز ، حيث يستغرق إرسال أمر يتكون من ثلاثة أحرف من 5 إلى 20 دقيقة. تعتقد قيادة البحرية أن هذا النظام سيكون مساعدًا ، والغرض منه هو تحذير الغواصة من الحاجة إلى السباحة وتلقي رسالة عبر وسائل الاتصال الأخرى. بحلول الوقت الذي يتم فيه تشغيل النظام ، من المخطط تركيب معدات استقبال على جميع SSBNs والغواصات. سيتم التحكم في عمل المراكز من غرفة تحكم واحدة ، على الرغم من أنها يجب أن تخدم مسارح مختلفة. إذا لزم الأمر ، لزيادة موثوقية تلقي معلومات مهمة بشكل خاص ، سيكون كلا المركزين قادرين على العمل بشكل متزامن ، وبالتالي زيادة الطاقة الإشعاعية.
يمكن زيادة موثوقية الاتصال بالغواصات المغمورة بعمق باستخدام الليزر. إن نظام الاتصال هذا ، الذي تم الإعلان عنه على نطاق واسع من قبل الصحافة الأجنبية ، سيسمح بنقل كمية كبيرة من المعلومات بسرعة عالية إلى الغواصات الموجودة على عمق يزيد عن 100 متر. يُعتقد أنه لن يتطلب استخدام وسائل اتصال أخرى ، حيث ستكون اتصالات الأقمار الصناعية بالليزر قادرة على توفير القيادة والسيطرة العملياتية والتكتيكية والاستراتيجية للقوات.
لضمان الاتصال ، كما يتضح من الصحافة الأجنبية ، فإن القسم الأكثر ملاءمة من نطاق الضوء هو الطيف الأزرق والأخضر (0.42-0.53 ميكرومتر) ، والذي يتغلب على البيئة المائية بأقل خسائر ويخترق عمق 300 متر. ومع ذلك ، يرتبط إنشاء اتصال الليزر بعدد من الصعوبات التقنية. تجارب الليزر جارية حاليًا ، مع دراسة ثلاثة تطبيقات رئيسية.
يتطلب الخيار الأول مكررًا سلبيًا للأقمار الصناعية مزودًا بعاكس عاكس كبير الحجم (قطر يصل إلى 7 أمتار ، ووزنه حوالي 0.5 طن) ، وجهاز إرسال ليزر قوي قائم على الأرض. بالنسبة للثاني على القمر الصناعي ، من الضروري أن يكون لديك جهاز إرسال قوي بدرجة كافية ومحطة طاقة أعلى بعدة مرات من حيث الحجم. في كلا الإصدارين ، يجب ضمان موثوقية الاتصال عن طريق نظام عالي الدقة لاستهداف وتعقب كائن الاتصال بشعاع الليزر. تتم دراسة خيار ثالث ، يتضمن إنشاء شعاع ليزر باستخدام العدسات والمرايا التي تركز الطاقة الشمسية.
يسمح المستوى الحالي للتكنولوجيا ، وفقًا للخبراء الأجانب ، في الإصدار الأول ، بإنتاج ليزر بقوة 400 "واط مع معدل تكرار نبضي يصل إلى 100 هرتز ، وفي الثانية ، وضع ليزر بقوة 10 واط مع نبضة معدل التكرار 18 هرتز في المدار.يمكن نشر نموذج تجريبي لنظام اتصالات بالليزر في التسعينيات ، ولم يتم إنشاء معدات العمل قبل عام 2000.

الغواصات ، بغض النظر عن الغرض منها ، عند القيام بمهمة قتالية ، من أجل ضمان سرية أفعالهم ، يجب مراعاة وضع الصمت اللاسلكي. فقط في حالات استثنائية ، مرتبطة بحادث ، واستحالة إكمال مهمة قتالية والإبلاغ عن معلومات مهمة بشكل خاص ، يبثون البث الإذاعي. من أجل أن يكون SSBN على السطح أو على عمق المنظار مع جهاز إرسال لاسلكي يعمل لأدنى وقت ، يتم إجراء الاتصال من خلال نقل البيانات عالي السرعة في شكل رقمي من خلال نظام اتصالات الأقمار الصناعية Fleet-Satcom ، وكذلك في نطاق KB. توفر الشبكة الحالية للمحطات الساحلية استقبال مثل هذه الإرسالات على ترددات متغيرة للنطاق HF بموثوقية عالية.
في وقت السلم ، عند الإبحار على السطح ، يمكن للغواصات استخدام كامل ترسانة أسلحتها اللاسلكية.
تم تجهيز SSBN من فئة أوهايو بمجموعة من معدات الراديو التي تم تطويرها وفقًا لمشروع United Radio Room. إنه يوفر لمعدات غرفة الراديو مع أنظمة التحكم الآلي لمرافق الاتصالات وتوزيع المراسلات ، مما يجعل من الممكن تقليل عدد المشغلين في التحول إلى شخص واحد أو شخصين. تم تطوير مركز اتصالات موحد للغواصات النووية متعددة الأغراض من نوع لوس أنجلوس ، والتي تشمل معدات الإرسال والاستقبال المحمولة على متن السفن ، والاستطلاع الإلكتروني ، والتدابير المضادة للراديو ، وأنظمة تحديد الهوية والاتصالات المائية الصوتية. تشمل أدوات التشغيل الآلي للصواريخ النووية والغواصات متعددة الأغراض الكمبيوتر AN / UYK-20.
يشمل تكوين المعدات الراديوية للغواصات النووية التابعة للبحرية الأمريكية: جهاز استقبال واحد لمدى التردد (بداية التثبيت) ؛ اثنان - نطاقات MW و LW و VLF (10-3000 كيلو هرتز) ؛ عدة مستقبلات HF ؛ جهاز استقبال AN / SRR-1 للإرسالات الدائرية عبر نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية "Fleetsatcom" ؛ محطتان راديو KB (قوة الإرسال 1 كيلو واط) ، والتي توفر اتصالًا ثنائي الاتجاه بين الغواصات والساحل في أوضاع المهاتفة والطباعة المباشرة والبرق اليدوي ؛ جهازي إرسال KB (2-30 MHz ، طاقة 1 kW) ؛ محطتان راديو VHF (إحداهما - AN / WSC-3 - توفر جميع أنواع الاتصالات مع المحطات الساحلية والأشياء المتنقلة عبر الأقمار الصناعية). يوفر جهاز الاتصال الرقمي المخصص نقل بيانات عالي السرعة.
أساس التشغيل الموثوق به للمعدات الراديوية على الغواصة هو: أجهزة الهوائي (الشكل 2) ؛ هوائي كبل من النوع الحلقي يتم سحبه على عمق يزيد عن 100 متر بطول يزيد عن 1000 متر لاستقبال البث في نطاق التردد (بدأ التثبيت) ؛ هوائي كابل مقطوع من النوع الحلقي (بطول 300-900 م) للاستقبال في نطاقي DN و VLF. للعثور على القسم النشط من الهوائي على عمق استقبال (لا يزيد عن 20 مترًا) ، تطفو الغواصة على عمق 30 مترًا ، وعندما تغرق إلى أقل من 60 مترًا ، يتم دعم الهوائي بواسطة عوامة عند عمق الاستقبال ؛ يحتوي هوائي حلقة VLF المقطوعة على عمق عمل لاستقبال لا يزيد عن 10 أمتار ، والتي تحددها سرعة الغواصة (حتى 3 عقد) وطول القاطرة (500-600 م) ؛ هوائي حلقي VLF مدمج لاستقبال الإشارات على عمق لا يزيد عن 30 مترًا.
يتم تثبيت هوائيات الاستقبال والإرسال غير الاتجاهية لنطاقي KB و VHF (الحلزوني والسوط) ، وكذلك نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية ، على أجهزة الغواصة القابلة للسحب وتستخدم فقط على السطح وعلى عمق المنظار. هوائيات الاتصالات الساتلية عبارة عن مصفوفة اتجاهية مع أجهزة جيروسكوبية لتثبيتها في اتجاه معين وبجهاز تحكم عن بعد يدوي لتوجيه الارتفاع.
يتم استخدام منارة لاسلكية AN / BRT-3 لتوصيل الغواصات المغمورة في نطاقي HF و VHF. منذ عام 1981 ، تم تحديث هذه العوامات: بدلاً من هوائيات VHF ، تم تركيب هوائيات الأقمار الصناعية عليها.
يتم توفير اتصالات الطوارئ بين الغواصات والطائرات والسفن السطحية والمحطات الساحلية من خلال مجمع آلي للإرسال في النطاق HF باستخدام عوامة اتصالات صادرة من الغواصة وتطفو على السطح ، مثبت عليها هوائي تلسكوبي.
تشير مراجعة موجزة للمعلومات الواردة في المقال من قبل الصحافة الأجنبية حول أنظمة ووسائل الاتصال إلى رغبة القيادة الأمريكية في إنشاء نظام موثوق للتحكم في الغواصات.