關於潛艇通信的一個驚人事實

給潛艇發電報，天線要100多公里長！

潛艇，是當今海軍的主力兵器之一。潛艇續航力大，火力猛，而且在水下航行，很難被發現和攻擊。

但是，潛艇也有一個十分明顯的缺點：

在水下手機沒信號。（誤）

確切地說——

由於海水相當於一個巨大的導體，有良好的電磁屏蔽效應，因此，在水下潛航的潛艇幾乎收不到任何電視信號、手機信號、無線網路信號，或是大部分的軍用電台通信。

那麼潛艇怎麼跟指揮部保持聯繫？上浮起來接收和發送電文？

這在二戰後期就是死路一條，只要一上浮，潛艇就有很大概率被反潛機盯上。

好在通信專家們發現了一種可以讓潛艇在水下也保持通信的方式：長波台。

海水對電磁波能量的吸收作用很強，但對於不同波長的電磁波又有所不同。波長越短、頻率越高，在海水中的衰減就越厲害。但波長更長的電磁波，就能夠稍微穿透一點海水。波長越長，電磁波的穿透力越強。甚長波和超長波電台發送的信號，能夠進入幾十米至一百多米的水中。

長波台是一個統稱，實際上，波長在1000~10000米的電磁波叫做長波，10萬米到100萬米的電磁波叫做甚長波，100萬米到1000萬米（1萬公里）的電磁波叫做超長波。

甚長波電台能夠穿透20多米的海水，二戰末期德國海軍已經在開始搞甚長波通信系統了。潛艇不需上浮在潛望鏡深度就可以接受指揮部發來的甚長波電報。只是潛望鏡深度對於潛艇來說仍然不夠安全。

超長波電台能夠穿透100米深的海水，這個深度也是平常潛艇戰備巡航的航行深度。

所以，我們統稱的長波台，實際上最為常用的是甚長波、超長波電台。

長波台的天線是一個很巨大、很巨大的東西。大家手裡的手機也是一個無線電接收和發送裝置，手機天線大概是這麼大，滿打滿算幾厘米長吧：

顯然，軍用無線電台不可能這麼小，它大概有這麼大：

然而，陸軍用的短波電台的尺寸和長波台相比，實在是太小兒科了。

用於潛艇通信的長波台天線到底有多大呢？

不不不，不要被圖片騙了，這只是長波台天線的一部分！

一部分！

一部分！

長波台的天線因為太長，所以不是豎直的，而是「橫躺」著的。一百多米高的鐵塔的作用，是把天線本體盡量和大地隔離開來，避免長波台發報的時候，信號質量受到地波干擾。

另外還要提醒一點，上面這張圖仍然不正確。

這只是長波台天線的一部分！

一部分！

一部分！

那麼長波台天線到底有多長？

「美國的超長波電台於1986年建成並投入使用。該電台由兩部分組成，一部分位於威斯康星州，另一部分位於密執安州，兩地相距258公里，兩部分可以聯合工作亦可以分別單獨工作。其【天線總長135公里】，發信機共8部，一半工作，一半備用，總功率5. 28兆瓦。」

135公里，一部電台的總機房設在北京的話，天線會從北京延伸到天津還不止。

為什麼這麼長呢……因為長波台發送的電波，波長很長

（這不是廢話）

天線的長度一般是波長的整數倍分之一，而天線的長度與信號的發送質量很有關係。

1000公里波長的超長波電台，一般都用1/8波長天線，也就是說天線長度是……1000÷8=125公里。如果用1/16波長的天線也不是不可以，但是信號質量就沒那麼高了。

題外話，咱們用的4G手機，一般是工作在1.8~2.6G赫茲，頻率換算成波長的話，手機使用的信號，波長在11~16厘米。

世界海軍史上，日本是最早使甚低頻技術達到實用化的國家之一，早在1929年便建成了佐佐美通信站；第二次世界大戰中，德國海軍在馬德堡建立了甚低頻通信站；英國海軍也相繼在路格維建設起了發射頻率為甚低頻的通信站。上個世紀五十年代後期，彈道導彈核潛艇問世，為了儘可能提高自身隱蔽性，其通常在大深度游弋待令，甚低頻電波的入水深度已無法滿足通信要求。為解決這一難題，專家根據無線電波頻率越低穿透海水深度越大的原理，提出了超低頻通信方案。該方案用超低頻波來激勵大地與電離層間空腔產生諧振，使電波傳播到全球並實現海水大深度 「龍宮飛鴻」，從此超低頻系統為解決潛艇遠洋隱蔽通信立下汗馬功勞。

外軍試驗表明，潛艇在水下700米深左右可接收到激光信號，而在多雲的白晝及夜間則不到600米。在1984年一項試驗中，戰鬥機攜帶功率1瓦的激光器發送每秒數千比特速率信息，被水下300餘米的潛艇接收到，且接受時潛艇航速不受限制。可見，激光通信具有穿透海水能力強、數據傳輸水平高、方向性好、設備輕小且能夠抗截獲、不易受核輻射影響等特點，因而為對潛通信帶來了新的希望。但同時，人們也發現了它的致命缺陷：必須藉助高空飛行的衛星或飛機，一旦衛星和飛機被擊毀，藍綠激光通信系統即會癱瘓，且激光通信也難以達到「以點蓋面」，所以各國又開始了對潛通信新的探索。

目前世界已被發現並運用的「龍宮飛鴻」手段有甚低頻、極低頻、藍綠激光、中微子通信、衛星中繼、高頻以及聲波等。由於海水是導電媒質，對電磁波具有很大的衰減作用，因而解決與潛航潛艇通信一直成為困擾各國的技術難題，從近些年軍事強國研究發展看，完全理想的「龍宮飛鴻」方法還沒出現，但相關領域核心項目已處於新技術革命的前夜。

目前，潛艇通信浮標分為六種，其中綜合通信浮標可通過短波發信機和超短波發信機向指揮中心發送信息；高速曳航浮標是一種可減小海水阻力、增強潛艇穩定性和隱蔽性的通信浮標；應急通信浮標是用於潛艇遇險救生、發射報警信號的通信浮標；消耗型無線電浮標是一種消耗型無線電系統，通信結束後會自動引爆並下沉；潛艇衛星終端浮標可以通過天線，向通信衛星定向發射和接收信息，然後由計算機進行信息處理。該方式速度快、容量大、方向性強、保密性能好；此外還有可回收系留光線浮標，可在水面特混編隊與深潛潛艇間建立起穩定的雙向通信。

潛艇堪稱水中暗藏的殺手，其突出的特點之一就是其隱蔽性，影響潛艇隱蔽性的因素很多，而潛艇的通信，特別是潛艇的主動發信行為則是潛艇暴露的重要因素之一。隨著無線電測向技術的發明，利用岸基、艦載或機載無線電測向設備能測出潛艇發信時的位置，使潛艇招致打擊。故此，各國都對潛艇的通信方法和新的通信技術進行了研究，目的就是在確保潛艇在滿足必要的通信同時盡量增強潛艇的通信隱蔽性。

潛艇通信的方法主要有無線電靜默和快速通信。潛艇無線電靜默是潛艇在規定的時間和海區內禁止無線電發信而只收信甚至不收信的隱蔽措施。一般在艦艇接敵前、通過敵占區或執行特殊任務的隱蔽航行時採用。目的是防止敵方利用無線電台和無線電測向設備獲取已方艦艇的發信時間、功率、聯絡關係和電台移動的速度、方向，從而測到己方潛艇所在海區、數量、指揮關係、航速、航向和行動企圖等情報。潛艇無線電靜默有全面靜默和單方靜默，單方靜默是只接收不發信。

潛艇發信是海上潛艇對岸上指揮所、水面艦艇或飛機的發信，以無線電短波為主，也可採用衛星中繼方式。潛艇發信所產生的電磁波輻射較易暴露潛艇位置，危及安全，在發信時只採用單向發信方式，信息力求簡短，盡量提高發信速率，最大限度地壓縮發信時間和次數。現在潛艇短波發信的傳統人工方式已被淘汰，而被自動快速通信方式所取代。自動快速通信也稱為「瞬間通信」或「猝發通信」，也稱為「快速報」，十餘組的電報可在零點幾秒鐘內發出。快速發信終端與瞬間大功率發信機結合，可在短時間內以5～6倍於平均輸出功率的功率傳輸，利於遠距離接收。潛艇還可利用通信衛星向岸上指揮所發信，通信速率極高，在短時間能交換大量信息，且不易被截獲。潛艇發信時，根據情況上浮至水面，也可在水下將升降天線升至水面或利用浮於水面的拖曳浮標天線實施。

潛艇通信的主要保密技術措施一是在通信設備中加入保密裝置如密碼機，抵制敵方對電文和話音內容的破譯；二是使用快速通信設備，報文信息在瞬間發出，使電波在空中停留時間短於敵方偵測所需時間；三是利用衛星中繼實行定向窄波束通信；四是利用擴頻技術，使信息信號功率分散在很寬的射頻頻帶內，掩蔽在背景雜訊中，使敵方難以發現和截獲。潛艇的發信機系統一般裝有隱蔽調諧設備，將潛艇發信前的無線電波輻射減少到最低限度。為了加強艦艇通信保密，通常需要多種措施綜合使用。

岸上指揮所對潛艇發信網是由多座無線電發射台組成對潛發信體系，通常以甚長波發射台為主，按多點、縱深、疏散，並能相互代替的原則配置組成發信網，以增加對潛通信的覆蓋面。各台均配有大功率短波發射機，岸上指揮所對潛艇的命令，指示和通報等，均在此網以甚長波和短波同時發出。網內各發射台之間、各發射台與對潛指揮所之間，均有通信和遙控線路相連，以便統一指揮、調度和傳遞對潛電報。前蘇聯建有9個大、中型甚長波發射台，其中4個在西伯利亞，3個在歐洲地區，2個在黑海地區。1958年，蘇聯向中國提出由中、蘇兩國在中國華南地區合建一個大功率長波發信台和遠程收信台為其核潛艇服務，但這一要求無視中國的主權，被毛澤東主席斷然拒絕。美國也有9個甚長波發射台，其中2個在亞洲，1個在澳洲，1個在中美洲，1個在歐洲，4個在本土和夏威夷，構成全球對潛發信網。

岸上指揮所對海上潛艇的通信，主要使用甚長波、超長波無線電通信手段。為保持潛艇活動的隱蔽性，岸台一般採用定時通播即廣播的方式向潛艇單向發信。對常規潛艇，主要使用頻率為3～30千赫的甚長波和短波同時發信，潛艇按規定時間在水下10～15米處潛望鏡深度用環形天線、或在40～80米深度用拖曳浮標天線接收甚長波信號，潛艇處於水面或潛望鏡深度活動時還可接收短波信號。核動力潛艇由於通常在深海活動，甚長波穿透深層海水能力差，岸台主要使用頻率為30～300赫的超長波發信，超長波穿透海水能力比甚長波大10倍，潛艇可在距水面100米以內用長度約600米的拖曳浮力電纜天線接收。超長波雖然穿透力大，但其傳輸速率較慢，發送3個字母的信號約需15分鐘左右。故此，岸上指揮所必須髮長報時，可先用超長波發簡短的約定信號，令潛艇上浮至能接收甚長波、短波或微波信號的深度，再用高速報將信息發給潛艇。

岸對潛通信的另一方式是衛星中繼通信，岸上指揮所將發給潛艇的信息儲存在岸站設備內，潛艇對岸上指揮所的信息可隨時發出，並以主動取報方式自動接收岸上信息。其傳輸速率高，通信容量大，可靠性好，能在短時間內交換大量信息，但潛艇須上浮至水面或潛望鏡深度，使其衛星天線露出水面指向衛星才能進行通信，不利於保持潛艇的隱蔽性。

為保證岸潛通信的不間斷，有的國家還嘗試建立了機載對潛通信系統。該系統通常由1 0餘架飛機組成對潛通信機群，每架飛機安裝甚長波發信機和拖曳天線，飛機輪流升空對潛發信，潛艇則以慢速潛航在水下15米深度接收。

岸上指揮所對潛艇的收信是由對潛收信網來達成的，對潛收信網是由多個收信點構成的對潛短波收信體系。因潛艇活動距離遠、使用快速方式發出的信號短促微弱，當多艘潛艇在不同海區活動時，單個收信點無法可靠接收潛艇信號。為提高對潛艇信號的收全率和準確率，一般都以數個收信點組成對潛收信網。網內的收信點採用分散、梯次的方式進行配置，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。各收信點與對潛指揮所間均有線路連接，收到信號後即可迅速傳給對潛指揮所，指揮所將各收信點傳來的信息進行人工或自動綜合、判決後整理出完整的報文。

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，岸上設置的專門對潛收信點內設有多部高靈敏度短波接收機、快速收信終端和覆蓋相應扇面的多副高增益收信天線，採用頻率分集或空間分集方式對潛艇短波信號進行全時接收。潛艇通過通信衛星發信時，則由岸上衛星地面站自動接收。收信點或衛星地面站收到潛艇信號後，立即轉發給對潛指揮所，指揮所通過對潛發信網給潛艇發出收據。

艦潛協同通信是為保障水面艦艇與潛艇協同動作而建立的通信。在近距離時，水面艦艇對處於水面狀態的潛艇可使用視覺通信或超短波通信；對處於潛望鏡狀態的潛艇可使用超短波通信；對處於水下的潛艇則使用水聲通信或水中音響通信。在遠距離時，一般通過岸上指揮所轉達，即水面艦艇將給潛艇的信息發給岸上指揮所，岸上指揮所通過對潛發信網轉發給潛艇；潛艇給遠距離水面艦艇的信息，利用潛艇報告網發出，岸上指揮所再將此信息通過艦艇指揮網轉發給水面艦艇。裝有衛星終端的水面艦艇和潛艇間的通信，可利用衛星通信線路達成協同通信。

水聲通信是利用聲波在水下傳遞信息而達成的通信，作為水下潛艇、水面艦艇間進行聯絡的近距離通信手段，通常有電話、電報和電傳報等工作方式。通話時，話音質量較差；通報時，一般用人工手鍵以莫爾斯符號發出簡短的約定信號，其通信距離遠於通話距離。通信速度較慢，遁信質量易受海水溫度、鹽度和深度變化及海洋噪音等因素的影響；其通信距離，取決於發信者的發射功率、接收者的航速、接收機的靈敏度和通信海域的水文條件。在一般條件下，可以達數千米至數十千米，利用深海聲道可以達上千千米。中國海軍普遍裝備的某型通信聲吶，具有電傳報、電話、電報和敵我識別測距等功能，功能較為先進。

甚長波、超長波無線電對潛通信手段自身存在一定的局限性，長波台在戰時往往是敵方攻擊的重點目標。甚長波一般穿透海水的能力在10～15米，數據率約為75bit/s，潛艇為保證有效收信，必須上浮到潛望鏡深度以4節左右的固定航向航行，這對潛艇的隱蔽性帶來不利。超長波穿透海水的能力雖然比甚長波要強的多，對潛艇收信時的隱蔽性幾乎沒有影響，但由於其數據率極低，不到lbit/s，故此只能發送簡單的、約定的報文。而採用拖曳上浮天線的方式也有著固有的弊端，拖曳天線收放機構及天線線纜對水密要求高、收放耗時長，拖曳天線放出後潛艇無法機動，對潛艇的隱蔽性帶來影響。故此，研製新型的對潛通信手段也就十分必要。

對潛藍綠激光通信是以激光作為信息載體的對潛通信，波長為470-540毫微米的藍綠激光穿透海水的能力遠比甚長波和超長波強，其最大穿透海水進行通信的深度可達到600米，且數據傳輸速率遠高於超長波，這對於潛艇至關重要的隱蔽性而言，毫無疑問是大有益處的。激光對潛通信有星載、陸基和機載三種工作方式，星載方式是激光發射機安裝在衛星上，地面站通過射頻信道將信息發送給衛星，由衛星通過激光信道轉發給潛艇。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水下潛艇。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送給飛機，再通過機載激光發射機將信息轉發給潛艇。藍綠激光對潛通信的通信容量大，數據傳輸率高，方向性和保密性好，抗干擾能力強，可進行全球通信。但激光對潛通信也有著設備複雜，技術難度較大的問題。對潛藍綠激光通信隨有著較多的長處，但目前基本上尚處於研製、試用階段，前景難料。

中微子通信是以中微子作信息載體的對潛通信，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，中微子即使穿透地球，其能量也僅損失百億分之一，中微子是直線傳播，無反射、折射、散射現象，抗干擾性和保密性好。由中微子加速器和感測器構成的中微子束通信系統，是岸對深潛潛艇連續、可靠、保密的理想通信手段，中微子對潛通信也是世界各國研究的重點之一。

中國海軍對潛通信網路建立較早，在發展核潛艇的同時，也同步建立起全面完善的對潛發信網。中國海軍潛艇通信的技術發展較快，不但有健全的長波發射台、衛星通信網，而且在潛艇低頻通信上已經具有國際領先水平，研製完成世界上最大功率、最高靈敏度的低頻通信系統研製，創造了通信距離最遠和通信深度最深的世界之最，海軍司令員吳勝利對此如是評價：海軍新型潛艇裝備了低頻通信系統，水下生存能力明顯提高、水下突防能力明顯增強！