Что за нелепый вопрос? «Как связаться с подводной лодкой»? Взять спутниковый телефон и позвонить. Коммерческие системы спутниковой связи, такие как INMARSAT или «Иридиум», позволяют, не выходя из московского офиса, дозвониться до Антарктиды. Единственный минус – высокая стоимость звонка, впрочем, у Минобороны и Роскосмоса, наверняка, действуют внутренние «корпоративные программы» с солидными скидками…
Действительно, в век Интернета, «Глонасс» и беспроводных систем передачи данных проблема связи с подводными лодками может показаться бессмысленной и не очень остроумной шуткой – какие здесь могут быть проблемы, спустя 120 лет после изобретения радио?
А проблема здесь одна – лодка, в отличие от самолетов и надводных кораблей, движется в глубинах океана и совершенно не реагирует на позывные обычных КВ, УКВ, ДВ-радиостанций — соленая морская вода, являясь превосходным электролитом, надежно глушит любые сигналы.
Ну… если потребуется — лодка может всплыть на перископную глубину, выдвинуть радиоантенну и провести сеанс связи с берегом. Проблема решена?
Увы, не все так просто – современные атомоходы способны месяцами находиться в подводном положении, лишь изредка поднимаясь к поверхности для проведения планового сеанса связи. Основная важность вопроса состоит в надежной передаче информации с берега на подводную лодку: неужели для трансляции важного приказа придется ждать сутки и более – до следующего по графику сеанса связи?
Иными словами, в момент начала ядерной войны подводные ракетоносцы рискуют оказаться бесполезными – в то время, когда на поверхности будут греметь бои, лодки продолжат спокойно выписывать «восьмерки» в глубинах Мирового океана, не подозревая о трагических событиях, происходящий «наверху». А как же наш ответный ядерный удар? Зачем нужны морские ядерные силы, если их невозможно вовремя применить?
Как вообще связаться с притаившейся на морском дне субмариной?
Первый способ довольно логичен и прост, в то же время он весьма сложен в реализации на практике, а дальность действия такой системы оставляет желать лучшего. Речь идет о звукоподводной связи – акустические волны, в отличие от электромагнитных, распространяются в морской среде гораздо лучше, чем по воздуху – скорость звука на глубине 100 метров составляет 1468 м/с!
Остается лишь установить на дне мощные гидрофоны или заряды взрывчатки – серия взрывов с определенным интервалом однозначно покажет подлодкам необходимость всплыть и принять важную шифрограмму по радиосвязи. Способ годится для операций в прибрежной зоне, но «перекричать» Тихий океан уже не получится, в противном случае потребная мощность взрывов превысит все разумные пределы, а образовавшаяся волна-цунами смоет все от Москвы до Нью-Йорка.
Конечно, можно проложить по дну сотни и тысячи километров кабелей – к гидрофонам, установленным в районах наиболее вероятного нахождения стратегических ракетоносцев и многоцелевых атомных подлодок… Но существует ли иное, более надежное и эффективное решение?
Der Goliath. Страх высоты
Обойти законы природы невозможно, но в каждом из правил есть свои исключения. Морская гладь не прозрачна для длинных, средних, коротких и ультракоротких волн. В то же время, сверхдлинные волны, отражаясь от ионосферы, без труда распространяются за горизонтом на тысячи километров и способны проникать в глубины океанов.
Выход найден – система связи на сверхдлинных волнах. И нетривиальная проблема связи с подводными лодками решена! Но почему все радиолюбители и эксперты в области радиотехники сидят с таким унылым выражением лиц?
Зависимость глубины проникновения радиоволн от их частоты VLF (very low frequency) — очень низкие частоты ELF (extremely low frequency) — крайне низкие частоты
Сверхдлинные волны – радиоволны с длиной волны свыше 10 км. В данном случае, нас интересует диапазон очень низких частот (ОНЧ) в пределах от 3 до 30 кГц, т.н. «мириаметровые волны». Даже не пытайтесь искать этот диапазон на ваших радиоприемниках – для работы со сверхдлинными волнами нужны антенны потрясающих размеров, длиной во многие километры – ни одна из гражданских радиостанций не работает в диапазоне «мириаметровых волн».
Чудовищные габариты антенн – вот главная загвоздка на пути создания ОНЧ-радиостанций.
И все же, исследования в данной области проводились еще в первой половине XX века — их результатом стал невероятный Der Goliath («Голиаф»). Очередной представитель немецкого «вундерваффе» — первая в мире сверхдлинноволновая радиостанция, созданная в интересах Кригсмарине. Сигналы «Голиафа» уверенно принимались подлодками в районе мыса Доброй Надежды, при этом, излучаемые супер-передатчиком радиоволны могли проникать в воду на глубину до 30 метров.
Размеры автомобиля в сравнении с опорой «Голиафа»
Вид «Голиафа» потрясает воображение: передающая ОНЧ-антенна состоит из трех зонтичных частей, смонтированных вокруг трех центральных опор высотой 210 метров, углы антенны закреплены на пятнадцати решетчатых мачтах высотой 170 метров. Каждое антенное полотно, в свою очередь, состоит из шести правильных треугольников со стороной 400 ми представляет из себя систему стальных тросов в подвижной алюминиевой оболочке. Натяжение антенного полотна производится 7-тонными противовесами.
Максимальная мощность передатчика – 1,8 Мегаватт. Рабочий диапазон 15 – 60 кГц, длина волн 5000 – 20000 м. Скорость передачи данных – до 300 бит/с.
Монтаж грандиозной радиостанции в пригороде г. Кальбе завершился весной 1943 года. Два года «Голиаф» служил в интересах Кригсмарине, координируя действия «волчьих стай» на просторах Атлантики, до тех пор, пока в апреле 1945 «объект» не был захвачен американскими войсками. Спустя некоторое время местность перешла под управление советской администрации – станцию немедленно разобрали и вывезли в СССР.
Шестьдесят лет немцы гадали, где же русские спрятали «Голиаф». Неужели эти варвары пустили шедевр немецкой конструкторской мысли на гвозди? Тайна открылась в начале XXI века — немецкие газеты вышли с громкими заголовками: «Сенсация! «Голиаф» найден! Станция по-прежнему находится в рабочем состоянии!»
Высоченные мачты «Голиафа» взметнулись ввысь в Кстовском районе Нижегородской области, у поселка Дружный – именно отсюда ведет свое вещание трофейный супер-передатчик. Решение о восстановлении «Голиафа» было принято еще в далеком 1949 году, первый выход в эфир состоялся 27 декабря 1952 года. И вот, уже более 60 лет легендарный «Голиаф» стоит на страже нашего Отечества, обеспечивая связь с идущими под водой подлодками ВМФ, одновременно являясь передатчиком службы точного времени «Бета».
Впечатленные возможностями «Голиафа», советские специалисты не стали останавливаться на достигнутом и развили немецкие идеи. В 1964 году в 7 километрах от города Вилейка (Республика Беларусь) была построена новая, еще более грандиозная радиостанция, более известная, как 43-й узел связи ВМФ.
На сегодняшний день, ОНЧ-радиостанция под Вилейкой, наряду с космодромом Байконур, военно-морской базой в Севастополе, базами на Кавказе и в Средней Азии, входит в число действующих зарубежных военных объектов Российской Федерации. На узле связи «Вилейка» служат порядка 300 офицеров и мичманов ВМФ РФ, не считая вольнонаемных граждан Белоруссии. Юридически, объект не имеет статуса военной базы, а территория радиостанции передана России в безвозмездное пользование до 2020 года.
Главной достопримечательностью 43-го узла связи ВМФ РФ, безусловно, является ОНЧ-радиопередатчик «Антей» (RJH69), созданный по образу и подобию немецкого «Голиафа». Новая станция гораздо крупнее и совершеннее трофейной немецкой аппаратуры: высота центральных опор увеличилась до 305 м, высота боковых решетчатых мачт достигла 270 метров. Помимо передающих антенн, на территории площадью 650 га расположен ряд технических строений, в том числе высокозащищенный подземный бункер.
43-й узел связи ВМФ РФ обеспечивает связь с атомными лодками, несущими боевое дежурство в акваториях Атлантического, Индийского и северной части Тихого океана. Помимо своих основных функций, гигантский антенный комплекс может быть использован в интересах ВВС, РВСН, Космических войск РФ, также «Антей» применяется для ведения радиотехнической разведки и РЭБ и входит в число передатчиков службы точного времени «Бета».
Мощные радиопередатчики «Голиаф» и «Антей» обеспечивают надежную связь на сверхдлинных волнах в Северном полушарии и на большей площади Южного полушария Земли. Но как быть, если районы боевого патрулирования подлодок сместятся в южную Атлантику или в экваториальные широты Тихого океана?
Для особых случаев в составе авиации Военно-Морского Флота имеется специальная техника: самолеты-ретрансляторы Ту-142МР «Орел» (по классификации НАТО Bear-J) — составная часть резервной системы управления морскими ядерными силами.
Созданный в конце 1970-х годов на базе противолодочного самолета Ту-142 (который, в свою очередь, является модификацией стратегического бомбардировщика Т-95), «Орел» отличается от прародителя отсутствием поисковой аппаратуры – взамен на месте первого грузового отсека находится бобина с буксируемой 8600-метровой антенной ОНЧ-радиопередатчика «Фрегат». Помимо сверхдлинноволновой станции, на борту Ту-142МР имеется комплекс аппаратуры связи для работы в обычных диапазонах радиоволн (при этом самолет способен исполнять функции мощного КВ-ретранслятора даже без подъема в воздух). Известно, что по состоянию на начало 2000-х годов несколько машин данного типа все еще числились в составе 3-ей эскадрильи 568-го гв. смешанного авиаполка авиации Тихоокеанского флота.
Разумеется, использование самолетов-ретрансляторов есть не более чем вынужденная (резервная) полумера – в случае реального конфликта Ту-142МР может быть легко перехвачен вражеской авиацией, кроме того, кружащий в определенном квадрате самолет демаскирует подводный ракетоносец и явственно указывает противнику положение субмарины.
Морякам требовалось исключительно надежное средство для своевременного доведения приказов военно-политического руководства страны до командиров атомных подводных лодок, находящихся на боевом патрулировании в любом уголке Мирового океана. В отличие от сверхдлинных волн, проникающих в толщу воды всего на пару десятков метров, новая система связи должна обеспечить надежный прием экстренных сообщений на глубинах 100 и более метров.
Да…перед связистами возникла весьма и весьма нетривиальная техническая задача.
ЗЕВС
…В начале 1990-х годов ученые Стэнфордского университета (Калифорния) опубликовали ряд интригующих заявлений, касающихся исследований в области радиотехники и радиопередачи. Американцы стали свидетелями необычного явления – научная радиоаппаратура, размещенная на всех континентах Земли регулярно, в одно и то же время, фиксирует странные повторяющиеся сигналы на частоте 82 Гц (или, в более привычном для нас формате 0,000082 МГц). Указанная частота относится к диапазону крайне низких частот (КНЧ), в этом случае длина чудовищной волны составляет3658,5 км(четверть диаметра Земли).
16-минутная передача «ЗЕВСА», зафиксированная 08.12.2000 г. в 08:40 UTC
Скорость передачи за один сеанс – три знака каждые 5-15 минут. Сигналы поступают прямо из земной коры – у исследователей возникает мистическое ощущение, будто бы сама планета разговаривает с ними. Мистика – удел средневековых мракобесов, а продвинутые янки сразу догадались, что имеют дело с невероятным КНЧ-передатчиком, размещенным где-то на другом конце Земли. Где? Ясно где – в России. Похоже, эти безумные русские «закоротили» целиком всю планету, используя её в качестве гигантской антенны для передачи зашифрованных сообщений.
Секретный объект «ЗЕВС» расположен в 18 кмюжнее военного аэродрома Североморск-3 (Кольский полуостров). На карте Google Maps хорошо видны две просеки (по диагонали), протянувшиеся через лесотундру на два десятка километров (ряд интернет-источников указывает длину линий в 30 и даже в 60 км). Кроме того, заметны технические задания, сооружения, подъездные пути и дополнительная 10-километровая просека к западу от двух основных линий.
Просеки с «фидерами» (рыбаки сразу догадаются, о чем идет речь), иногда ошибочно принимают за антенны. На самом деле это два гигантских «электрода», через которые прогоняют электрический разряд мощностью в 30 МВт. Антенной является сама планета Земля.
Выбор данного места для установки системы объясняется низкой удельной проводимостью здешнего грунта – при глубине контактных скважин 2-3 километра, электрические импульсы проникают глубоко в недра Земли, пронизывая планету насквозь. Импульсы гигантского КНЧ-генератора отчетливо фиксируются даже научными станциями в Антарктиде.
Представленная схема не лишена своих недостатков – громоздкие размеры и чрезвычайно низкий КПД. Несмотря на колоссальную мощность передатчика, мощность выходного сигнала составляет считанные Ватты. Кроме того, прием столь длинных волн также влечет за собой немалые технические сложности.
Прием сигналов «Зевса» осуществляется подлодками на ходу на глубине до200 метров на буксируемую антенну длиной около одного километра. Ввиду чрезвычайно низкой скорости передачи данных (один байт за несколько минут), система «ЗЕВС» очевидно используется для передачи простейших закодированных сообщений, к примеру: «Подняться к поверхности (выпустить радиобуй) и прослушать сообщение по спутниковой связи».
Ради справедливости стоит отметить, что впервые подобная схема впервые была задумана в США в годы Холодной войны – в 1968 годы был предложен проект секретного объекта ВМС под кодовым именем Sanguine («Оптимистичный») – янки намеревались превратить 40% площади лесов штата Висконсин в гигантский передатчик, состоящий из6000 мильпроложенных под землей кабелей и 100 высокозащищеных бункеров для размещения вспомогательной аппаратуры и генераторов электроэнергии. По задумке создателей, система была способна выдержать ядерный взрыв и обеспечить уверенную трансляцию сигнала о ракетном нападении на все атомные подлодки ВМС США в любом районе Мирового океана.
Американский КНЧ-передатчик (Клэм Лэйк, Висконсин, 1982 год)
В 1977-1984 годах проект был реализован в менее абсурдной форме в виде системы Seafarer («Мореплаватель»), чьи антенны располагались в местечке Клэм Лэйк (шт. Висконсин) и на базе ВВС США «Сойер» (шт. Мичиган). Рабочая частота американской КНЧ-установки – 76 Гц (длина волны 3947,4 км). Мощность передатчика Seafarer – 3 МВт. Система была снята с боевого дежурства в 2004 году.
В настоящее время перспективным направлением для решения проблемы связи с подводными лодками является применение лазеров сине-зеленого спектра (0,42-0,53 мкм) , чье излучение с наименьшими потерями преодолевает водную среду и проникает на глубину до300 метров. Помимо очевидных трудностей с точным позиционированием луча, «камнем преткновения» данной схемы является высокая потребная мощность излучателя. Первый вариант предусматривает использование спутников-ретрансляторов с крупноразмерными отражающими рефлекторами. Вариант без ретранслятора предусматривает наличие на орбите мощного источника энергии – для питания лазера мощностью 10 Вт потребуется энергоустановка с мощностью выше на два порядка.
Самолет управления и связи Boeing E-6 Mercury, элемент резервной системы связи с атомными подводными лодками с баллистическими ракетами (ПЛАРБ) ВМС США
В заключении стоит отметить, что отечественный Военно-Морской Флот – один из двух флотов в мире, обладающий полным комплектом морских ядерных сил. Помимо достаточного количества носителей, ракет и боевых блоков, в нашей стране проводились серьезные исследования в области создания систем связи с подводными лодками, без которых морские СЯС утратили бы свое зловещее значение.
С первых дней существования подводных лодок их эффективность как боевых кораблей была связана с готовностью получать приказы посредством появившегося тогда нового способа передачи сигналов - радио. В 1910 году была установлена первая радиостанция на подводной лодке Балтийского флота. Она позволила осуществить связь подводной лодки в надводном положении с береговой радиостанцией на дальности до 40 миль (1910 год можно назвать годом рождения связи с подводными лодками в России). К концу 1913 года радиостанциями были вооружены 5 подводных лодок Балтийского флота и 2 подводные лодки Черноморского флота. С 1916 года ни один из вступающих в состав флота кораблей без радиоаппаратуры не принимался.
Условно можно выделить четыре этапа в развитии радиосвязи с подводными лодками.
Первый этап - с 1910 года до середины прошлого века. Этот период характеризуется изучением процесса распространения радиоволн в толще воды, организацией научных учреждений и промышленных предприятий, разработкой документов по связи, разработкой средств связи подводных лодок и их серийным выпуском. В 1932 году создается Научно-исследовательский морской институт связи под руководством академика А. Берга. В 1938 году образуется Управление связи Наркомата ВМФ. Тогда же была разработана система радиовооружения флота "Блокада-2", включавшая 7 типов радиопередатчиков и 5 типов радиоприемников. Это были радиосредства длинноволновой и коротковолновой связи.
Радиосвязь с подводными лодками в довоенный период осуществлялась в длинноволновом и коротковолновом диапазонах. Сеансы связи проводились при нахождении подводной лодки в надводном положении, что снижало ее скрытность, как от радиоразведки, так и от визуальных средств наблюдения, хотя и выполнялись эти сеансы преимущественно в темное время суток, в часы зарядки аккумуляторной батареи.
Сокращение времени излучения радиосигналов в эфир и длительности пребывания подводной лодки в надводном или перископном положении при сеансе связи становится главнейшей задачей наряду со своевременной и надежной передачей сигналов и сообщений. Эта задача была успешно решена в период с 1950 до 1970-х годов - на втором этапе развития связи с подводными лодками. В середине 1950-х годов была принята доктрина создания океанского ракетно-ядерного флота. Важное место в ней отводилось развитию средств связи с подводными лодками. В декабре 1955 года было принято постановление Совета Министров СССР "О мероприятиях по обеспечению связи с подводными лодками", предусматривающее строительство 177 объектов, включающих командные пункты, радиоцентры ВМФ, а также ВВС и ПВО флотов. Та система связи ВМФ, которая существует сейчас, во многом является результатом выполнения постановления правительства 1955 года.
К этому времени относится строительство основных коротковолновых радиоцентров, разработка и оснащение подводных лодок мощными коротковолновыми передатчиками, аппаратурой сверхбыстродействующей связи (СБД), антенной "Рамка" и буксируемым антенным устройством "Параван". Так была выполнена государственная задача по управлению подводными лодками в подводном положении и повышению скрытности их действий. Глубина погружения подводной лодки при приеме сигналов составляла 50 метров, время передачи одного сообщения - 0,7 секунды.
Эволюционное развитие подводных лодок выдвинуло дополнительные требования к системе связи ВМФ по скрытности, достоверности, надежности. Эти задачи решались на 3-м этапе развития (середина 1970 - середина 1990-х годов). К этому периоду относится строительство самой мощной СДВ радиостанции "Геракл", навигационно-связной спутниковой системы "Парус" и автоматизированных линий связи.
Требования по уменьшению численности личного состава экипажей подводных лодок и снижению массогабаритных характеристик средств связи определили необходимость создания автоматизированных комплексов связи. Первый отечественный автоматизированный комплекс связи подводных лодок был принят на вооружение в 1972 году, а его модернизированный вариант - в 1974 году. Оба комплекса были установлены на подводных лодках Северного флота. Неоценимый вклад в развитие связи с подводными лодками внес созданный в 1978 году научный совет при Президиуме АН СССР по комплексной проблеме "Радиофизические методы исследования морей и океанов". Им руководил вице-президентом АН СССР академик В. Котельников. Совет сумел организовать исследования с привлечением ведущих научно-исследовательских организаций страны по широкому кругу проблем связи с подводными лодками. Сегодня работой этого совета руководит академик Е. Велихов.
Дальнейшего сокращения времени доведения сигналов боевого управления, в первую очередь до морских стратегических ядерных сил, можно было обеспечить за счет организации бессеансной связи с подводными лодками. Реальные шаги в этом направлении были сделаны с помощью кабельных буксируемых антенных устройств. Первая модификация такой антенны была принята на вооружение в 1980 году, она позволила непрерывную буксировку на малых скоростях хода и обеспечила радиоприем в сверхдлинноволновом диапазоне. Последующие модификации этой антенны расширяли ее возможности. Были проведены испытания по приему сигналов навигационно-связной спутниковой системы "Парус". Для освоения сверхнизкочастотного диапазона передачи сигналов на глубокопогруженные подводные лодки в 1985 году вступил в строй экспериментальный центр дальней связи на сверхнизких частотах на Кольском полуострове. Результатом третьего этапа развития явилось создание глобальной системы связи с подводными лодками, обеспечивающей решение боевых задач в любой точке Мирового океана.
Сейчас мы находимся на четвертом этапе развития системы связи с подводными лодками. Его первоочередными задачами в развитии связи с подводными лодками являются:
- освоение диапазона крайне низких частот для достижения больших глубин связи
- дальнейшая модернизация сверхдлинноволновой связи ВМФ
- внедрение достигнутых методов помехозащиты в коротковолновую связь ВМФ
- создание цифровых каналов связи ВМФ
- создание перспективных комплексов гидроакустической связи и поиск путей реализации нетрадиционных способов, каналов и видов связи
- создание и оснащение подводных лодок эффективными средствами аварийной связи. Пример - всплывающее аварийное информационное устройство системы "КОСПАС-САР-САТ" "Надежда".
Однако по мере развития подводного флота все больше и больше требовалось находиться под водой. С появлением атомных подводных субмарин проблема связи стала особенно острой. Ведь эти лодки могли скрытно уже месяцами находиться под водой. Всплытие для сеанса связи грозило обнаружением противником — как по источнику радиосигнала, так и по фото с самолетов и спутников.
Потребовалось кардинальным образом усовершенствовать . Так, чтобы связь была надежной и при этом не позволяла легко обнаруживать себя под водой.
За дело взялись ученые и военные специалисты. Было предложено несколько способов для осуществления связи без необходимости всплытия. Коснемся только тех моментов, которые находятся в свободных источниках информации, т. е. не являются засекреченными. Точнее, их принципы доступны для обсуждения и гражданскими лицами, хотя детальных сведений не найти.
Фото: Depositphotos
Сначала поговорим о более простом и относительно дешевом акустическом способе связи . Он почти одновременно появился как в США, так и в Советском Союзе. Суть способа в том, что по дну моря прокладывался особый кабель в районе, который «контролировался» . В водной среде звук распространяется довольно далеко. Находясь сравнительно далеко от кабеля, экипаж лодки мог, тем не менее, иметь надежную связь со своей базой с помощью усовершенствованных чувствительных гидрофонов. Кодированные сообщения имели только один минус — разведка противника могла найти ключ к коду.
Было замечено, что радиоволны низкой частоты (3−30 кГц) проникают в морскую воду на глубину до 20 метров. Появилась идея воспользоваться этим без полного всплытия лодки. Находясь в подводном состоянии на довольно большой глубине, экипаж выпускал из лодки радиобуй. Он всплывал выше, но до поверхности не доходил примерно 15−18 метров. Таким образом, лодка оставалась малозаметной в толще воды, но могла иметь радиосвязь на низкой частоте.
Но и этот метод со временем стал непригоден. Технически лодка с выпущенным буем должна была находиться на строго заданной глубине, чтобы буй не покидал 20-метровую верхнюю толщу воды. А это вынуждало снизить подводную скорость.
Фото: ru.wikipedia.org
Чрезвычайно низкие частоты (3−300 Гц) дают возможность проникать сигналам в морскую воду на очень большие глубины (порядка нескольких сотен метров). Казалось бы, найден идеальный способ для подводной связи. Но его особенность в том, что на таких частотах нужны очень большие антенны — длиной в три с лишним тысячи метров! Ошибки нет. Именно при таких размерах возможно подать сигнал с антенны на сверхнизких частотах.
Как выход из ситуации было предложено использовать пробуренные скважины на суше с металлическими проводниками такой длины. Для подачи сигнала на столь громадные антенны потребовались отдельно работающие мощные электростанции. Передатчики с грандиозными антеннами появились только в СССР, США и в Индии. Но они малоэффективны, поскольку скорость передачи крайне низкая (один-два знака в минуту).
Понятное дело, что на подлодках возможно иметь только приемник на такие частоты. Стало быть, о двусторонней связи не может быть и речи. Можно лишь за очень длительное время передать с суши что-то очень короткое. Например, требование всплыть для связи другими способами.
Средства связи с атомными подводными лодками США
Капитан 1 ранга запаса А.Марков
В планах Пентагона важная роль во всеобщей ядерной войне отводится атомным ракетным подводным лодкам (ПЛАРБ), которые уже в мирное время находятся в районах патрулирования в постоянной готовности выполнить приказ на пуск ракет по объектам противника. Атомные многоцелевые подводные лодки (ПЛА), решая задачи разведки, патрулируют на противолодочных рубежах, обеспечивают деятельность ударных сил флота и всегда готовы использовать свое оружие (торпеды и крылатые ракеты, в том числе противокорабельные).
Американские подводные силы развиваются в направлении как усиления их боевой мощи, так и повышения их неуязвимости для воздействия противника. К числу важнейших мер, обеспечивающих скрытность деятельности подводных лодок, американское командование относит: особый оперативный режим их использования; снижение уровня физических полей, прежде всего акустических и электрических; применение надежной системы управления. Совершенствование действующих, а также разработка и создание новых систем и средств связи с подводными лодками, особенно находящимися на больших глубинах, являются, как сообщает иностранная печать, основой поддержания их в высокой боевой готовности.
Надежное управление ПЛА в подводном положении представляет собой достаточно сложную проблему, над решением которой, как указывает зарубежная пресса, американские специалисты работают более 20 лет. Главная трудность заключается в том, чтобы радиосигнал преодолел толщу воды, где его энергия поглощается в зависимости от длины волны, а также удаления приемника от передатчика, его мощности, глубины приема сигналов, скорости перемещения антенны и ряда других факторов. Степень поглощения сигналов и глубина их проникновения в водную среду показаны на рис. 1.
Современное развитие электронной техники позволяет достаточно широко использовать для связи с подводными лодками длинноволновый (ДВ) и сверхдлинноволновый (СДВ) диапазоны. Использование более низкого так называемого диапазона чрезвычайно низких частот (ЧНЧ) связано с необходимостью применять излучения значительной мощности и сложные антенны больших размеров. Передача сообщений через водную среду в высокочастотном (оптическом) диапазоне волн требует концентрации энергии в узконаправленном луче и связана с применением лазерной техники над районом нахождения подводной лодки.
В настоящее время ПЛА управляются через сеть береговых узлов и центров связи. Они расположены во всех важных районах мира, примыкающих к акваториям, где действуют подводные лодки США. Радиостанции ведут циркулярные передачи для них бесквитанционным способом. Чтобы повысить надежность связи, на каждый район театра работает не менее двух радиостанций, которые, используя УКВ, KB, ДВ и СДВ диапазоны волн, неоднократно повторяют основные сообщения.
Передачи в УКВ диапазоне осуществляются в пределах. прямой видимости или через спутниковую систему (диапазон 225 - 400 МГц) "Флитсатком", которая во второй половине 80-х годов будет заменена системой "Лисат". Четыре спутника последней уже выведены на стационарные орбиты.
Один из каналов спутниковой системы (полоса пропускания 25 кГц) предназначен для ретрансляции циркулярных передач по флоту, в том числе и для подводных лодок. При этом передачи в звене "земля - ИСЗ" ведутся в сантиметровом диапазоне, а "ИСЗ - корабль" - в дециметровом. Для циркулярных передач используются наземные станции AN/FSC-79, расположенные в основных центрах связи ВМС в Норфолке (США), Гонолулу (Гавайские о-ва), Неаполе (Италия), на о-вах Гуам (Тихий океан) и Диего-Гарсия (Индийский океан). На ПЛА эти передачи принимаются единым в ВМС США приемником AN/SRR-1. В целях обеспечения надежности связи и повышения пропускной способности канала циркулярных передач в адрес ПЛ используется аппаратура цифровой связи, позволяющая передавать информацию со скоростью 2400 бит/с. Аппаратура размещена на береговом узле связи (УС) и подводной лодке, и с ее помощью можно вести высокоскоростную передачу также с лодки на берег.
KB диапазон (3-30 МГц) по отношению к другим диапазонам используется как резервный, так как прохождение его радиоволн недостаточно устойчиво и он подвержен радиопротиводействию. Для установления связи и передачи сообщения требуется значительное время.
Принимать сигналы в УКВ и KB диапазонах подводные лодки могут только в надводном положении или на перископной глубине на выдвижные антенны.
Большинство береговых узлов связи ВМС США, а также американские радиостанции, расположенные в странах Европы и в западной части Тихого океана, оборудованы длинноволновыми передатчиками, обеспечивающими связь. на дальности 3- 4 тыс. км. Основные береговые УС имеют СДВ передатчики (3-30 кГц), которые обеспечивают связь с подводными лодками на расстоянии до 16 тыс. км. В ВМС США в настоящее время есть семь таких узлов, три из них - Аннаполис (г. Вашингтон), Луалуалей (Гавайские о-ва) и Бальбоа (зона Панамского канала) - были построены до второй мировой войны и уже несколько раз модернизировались. В 60- 70-х годах созданы радиоцентры Катлер (штат Мэн), Джим-Крик (Вашингтон), Норт-Вест-Кап (Австралия) и Сан-Франциско (штат Калифорния). Передающий радиоцентр Катлер оборудован одним передатчиком мощностью 2000 кВт, Джим-Крик- двумя по 1000 кВт, а остальные- по 1000 кВт. Их основные рабочие частоты 14-35 кГц.
В зарубежной печати отмечается, что береговые радиостанции, особенно СДВ диапазона, со своими громоздкими антенными полями подвержены воздействию со стороны противника. Так, антенное поле радиоцентра Катлер занимает около 6 км2. На нем размещается несколько секций антенн, главным образом ромбических, подвешенных на стальных опорах высотой 250 -300 м. По заявлению американского командования, с началом боевых действий большинство радиоцентров может быть уничтожено. Поэтому оно считает, что для более надежного управления подводными лодками, и в первую очередь ракетными, необходимы системы связи с повышенными живучестью, дальностью распространения и глубиной подводного прохождения сигналов.
Особую надежду в решении данной проблемы они возлагают на созданную еще в 60-е годы резервную систему СДВ связи, размещенную на самолетах-ретрансляторах, которая получила наименование ТАКАМО. Она должна своевременно и с большой надежностью передавать на ПЛАРБ приказ применить ядерное оружие. На самолет системы ТАКАМО сообщение поступает по каналу циркулярных передач для подводных лодок и по специальным линиям связи с высшим командованием вооруженных сил и ВМС США.
Самолеты-ретрансляторы ЕС-130 системы ТАКАМО сведены в две эскадрильи (девять самолетов в каждой), действующие на Атлантическом и Тихоокеанском ТВД. Они специально оборудованы для работы личного состава дежурной смены с аппаратурой приема и ретрансляции сигналов на подводные лодки. Дежурная смена располагается в переднем помещении фюзеляжа самолета, где находятся центральный пост управления, посты операторов, контролирующих прохождение информации по телефонным и телеграфным каналам связи, и пост оператора СДВ передатчика. В хвостовой части фюзеляжа установлены приемные и передающие устройства, усилители мощности, системы обработки информации, выходные каскады сверхдлинноволнового передатчика и аппаратура согласования их с антенной.
Аппаратура связи самолета-ретранслятора включает: четыре УКВ радиостанции AN/ARC-138, две KB радиостанции AN/ARC-132, станцию спутниковой связи AN/ARC-146, а также радиоприемники KB, СВ, ДВ и СДВ диапазонов. Для ретрансляции передач на самолете установлен малогабаритный СДВ передатчик AN/ARQ-127 мощностью 200 кВт, работающий в диапазоне 21-26 кГц. Передачи в адрес подводных лодок ведутся в режимах буквопечатания и ручного телеграфирования. Излучающим элементом является буксируемая антенна длиной 10км, которая выпускается и убирается специальным устройством.
Во время дежурства в воздухе самолет-ретранслятор совершает полет в заданном районе на высоте около 8000 м со скоростью 330-500 км/ч по кругу радиусом 185км с выпущенной СДВ антенной. В таком режиме буксируемая антенна провисает на 1500 м и занимает положение, близкое к вертикальному. По итогам многолетнего использования системы ТАКАМО, как отмечает западная пресса, их передачи принимаются подводными лодками при заглублении антенны до 15 м и удалении от самолета в основном на относительно небольшие расстояния, но возможно и до 10 тыс. км.
По сообщениям зарубежной печати, система ТАКАМО совершенствуется. Улучшается и обновляется радиотехническое вооружение самолета, широко внедряется электронно-вычислительная техника. Промышленности заказаны 15 машин Е-6А, разработанные на базе самолета Боинг 707. Начиная с 1987 года по мере выработки моторесурса EC-130Q будут заменяться новыми самолетами - Е-6А.
Для связи с подводными лодками в любое время и на глубинах, обеспечивающих скрытность их действий, американские специалисты приступают к использованию диапазона ЧНЧ (0-3000 Гц), радиоволны которого обладают незначительным коэффициентом затухания при проникновении в водную среду (до 0,1 дБ/м) и повышенной устойчивостью к излучениям ядерных взрывов. При достаточно мощном передатчике радиоволны ЧНЧ распространяются на расстояние более 10 тыс. км и проникают в воду на глубину до 100 м.
Еще в 60-х годах предпринимались попытки создать такую систему, но из-за ее чрезмерно высокой стоимости и ряда других причин проект был закрыт, а испытательный центр в 1978 году законсервирован.
В 1981 году правительство США утвердило более дешевый проект системы связи на ЧНЧ общей стоимостью 230 млн. долларов (получил наименование ELF - Extremely Low Frequency). В ней предусматривается иметь два передающих центра с передатчиками мощностью 3-5 МВт. Первым является модернизированный испытательный центр в штате Висконсин, в котором уже установлен передатчик повышенной мощности. В 1982-1984 годах из этого центра было проведено несколько экспериментальных передач на погруженные лодки. Сигнал был принят ими на глубине около 100м при скорости хода до 20 уз. Второй центр строится в штате Мичиган. Для упрощения его строительства и эксплуатации антенная система (общей длиной около 100км) подвешена на стальных опорах высотой 1,8 м.
Для связи предполагается использовать частоты 45-80 Гц, на которых передача команды, состоящей из трех букв, длится 5-20 мин. Командование ВМС считает, что данная система будет вспомогательной, ее цель - предупредить лодку о необходимости подвсплыть и принять сообщение по другим средствам связи. К моменту введения в строй системы полностью на всех ПЛАРБ и ПЛА планируется установить приемную аппаратуру. Работой центров будут управлять с одного диспетчерского пункта, хотя они должны обслуживать различные театры. При необходимости для повышения надежности приема особо важной информации оба центра смогут работать синхронно, увеличивая тем самым мощность излучения.
Надежность связи с глубоко погруженными подводными лодками может быть повышена за счет применения лазеров. Эта широко рекламируемая зарубежной печатью система связи позволит передавать на подводные лодки, находящиеся на глубине свыше 100м, большой объем информации с высокой скоростью. Полагают, что она не потребует применения других средств связи, так как лазерная спутниковая связь сможет обеспечить оперативно-тактическое и стратегическое управление силами.
Для обеспечения связи, как свидетельствует иностранная печать, наиболее целесообразным участком светового диапазона является сине-зеленый (0,42-0,53 мкм) спектр, который преодолевает водную среду с наименьшими потерями и проникает на глубину до 300 м. Однако создание лазерной связи сопряжено с рядом технических трудностей. В настоящее время ведутся эксперименты с лазерами, при этом рассматриваются три основных варианта их применения.
Для первого варианта требуются пассивный спутник-ретранслятор, оснащенный крупноразмерным отражающим рефлектором (диаметр до 7м, вес около 0,5т), и мощный наземный лазерный передатчик. Для второго на спутнике необходимо иметь достаточно мощное передающее устройство и на несколько порядков выше по мощности энергетическую установку. В обоих вариантах надежность связи должна обеспечиваться высокоточной системой наведения и сопровождения объекта связи лазерным лучом. Изучается третий вариант, предусматривающий создание лазерного луча с помощью линз и зеркал, концентрирующих солнечную энергию.
Существующий уровень технологии, по мнению зарубежных специалистов, позволяет в первом варианте реализовать лазер мощностью 400"Вт с частотой повторения импульсов до 100Гц, а во втором - разместить на орбите лазер мощностью 10 Вт с частотой повторения импульсов 18 Гц. Экспериментальный образец системы лазерной связи может быть развернут в 90-х годах, а рабочая аппаратура создана не ранее 2000 года.
Подводные лодки независимо от их назначения при выполнении боевой задачи с целью обеспечения скрытности своих действий соблюдают режим радиомолчания. Лишь в исключительных случаях, связанных с аварией, невозможностью выполнения боевой задачи и доклада особо важных сведений, они ведут радиопередачи. Чтобы ПЛАРБ находилась на поверхности или на перископной глубине с работающим радиопередатчиком минимальное время, связь осуществляется посредством высокоскоростной передачи данных в цифровом виде через спутниковую систему связи "Флит-сатком", а также в KB диапазоне. Существующая сеть береговых станций обеспечивает прием таких передач на сменных частотах KB диапазона с высокой надежностью.
В условиях мирного времени при плавании в надводном положении подводные лодки могут использовать весь арсенал своего радиовооружения.
На ПЛАРБ типа "Огайо" установлен комплект радиоаппаратуры, разработанный по проекту "объединенная радиорубка". Он предусматривает оборудование радиорубки автоматизированными системами управления средствами связи и распределения корреспонденции, что позволяет сократить количество операторов в смене до одного - двух человек. Для атомных многоцелевых подводных лодок типа "Лос-Анджелес" разработан унифицированный центр связи, включающий в свой состав корабельную приемопередающую аппаратуру связи, средства радиотехнической разведки, радиопротиводействия, опознавания и системы гидроакустической связи. Средства автоматизации на атомных ракетных и многоцелевых подводных лодках включают ЭВМ AN/UYK-20.
В состав радиоаппаратуры атомных подводных лодок ВМС США входят: один приемник ЧНЧ диапазона (начинают устанавливать); два - СВ, ДВ и СДВ диапазонов (10-3000 кГц); несколько КВ-приемников; приемное устройство AN/SRR-1 циркулярных передач через спутниковую систему связи "Флитсатком"; две радиостанции KB диапазона (мощность передатчика 1 кВт), которые обеспечивают двухстороннюю связь подводных лодок с берегом в режимах телефонии, буквопечатания и ручной телеграфии; два KB передатчика (2-30 МГц, мощность 1 кВт); две УКВ радиостанции (одна из них - AN/WSC-3 - обеспечивает все виды связи с береговыми станциями и подвижными объектами через ИСЗ). Специальное устройство цифровой связи осуществляет высокоскоростную передачу данных.
Основой надежной работы радиоаппаратуры на подводной лодке являются: антенные устройства (рис. 2); буксируемая на глубине более 100м кабельная антенна шлейфного типа длиной свыше 1000 м для приема передач в диапазоне ЧНЧ (начата установка); буксируемая кабельная антенна шлейфного типа (длина 300-900 м) для приема в ДН и СДВ диапазонах. Для нахождения активного участка антенны на глубине приема (не более 20 м) подводная лодка подвсплывает на глубину 30 м, а при ее погружении ниже 60 м антенна на глубине приема поддерживается буем; буксируемая рамочная антенна СДВ диапазона имеет рабочую глубину приема не более 10 м, которая определяется скоростью движения подводной лодки (до 3 уз) и длиной буксира (500-600м); бортовая рамочная антенна СДВ диапазона для приема сигналов на глубине не более 30 м.
Приемные и передающие ненаправленные антенны KB и УКВ диапазонов (спиральные и штыревые), а также спутниковой системы связи устанавливаются на выдвижных устройствах подводной лодки и используются только в надводном положении и на перископной глубине. Антенны спутниковой связи представляют собой направленную решетку с гироскопическим сервоприводом для удержания ее в заданном направлении и с ручным дистанционным управлением для наведения по углу места.
Для связи ПЛА, находящейся в подводном положении, в KB и УКВ диапазонах используется радиобуй AN/BRT-3. Начиная с 1981 года эти буи модернизируются: вместо УКВ антенн на них устанавливают антенны спутниковой связи.
Аварийная связь подводных лодок с самолетами, надводными кораблями и береговыми станциями обеспечивается автоматическим комплексом, ведущим передачи в KB диапазоне с помощью выпускаемого с ПЛ и всплывающего па поверхность связного буя, на котором установлена телескопическая антенна.
Краткий обзор приведенных в статье сведений зарубежной печати по системам и средствам связи указывает на стремление американского командования создать надежную систему управления подводными лодками.
Радио — это один из видов беспроводной связи, в нем носителем сигнала является радиоволна, которая широко распространяется на расстоянии. Есть мнение, что нельзя передавать радиосигналы под водой. Попробуем разобраться, почему нельзя осуществлять радиосвязь между подводными лодками, и так ли это на самом деле.
Как работает радио связь между подводными лодками:
Распространение радио волн осуществляется по такому принципу: тот, кто передает сигнал, с определенной частотой и мощностью, устанавливает радиоволну. После чего, отосланный сигнал модулирует на высокочастотное колебание. Подхваченный модулированный сигнал исходит специальной антенной на определенные расстояния. Там где получают сигнал радиоволны, к антенне устремляют модулированный сигнал, который сначала отфильтровывается и демодулируется. И только потом мы можем получить сигнал, с некой различаемостью с сигналом, тем, что был передан изначально.
Радиоволны с самым низким диапазоном (ОНЧ, VLF, 3—30 кГц) без проблем пробиваются сквозь морскую воду, до 20 метровой глубины.
Например, подводная лодка, которая находится не так уж глубоко под водой, смогла бы применить этот диапазон для установки и поддержания связи с экипажем. А если мы возьмем подводную лодку, но находящуюся на много глубже под водой, и у нее будет длинный кабель, на котором прикреплен буй с антенной, то она тоже сможет использовать этот диапазон. За счет того что буй установлен на глубине нескольких метров, да еще и имеет маленькие габариты, его очень проблематично отыскать сонарами врагов. «Голиаф», является одним из первых ОНЧ-передатчиков, сооруженный во времена Второй Мировой (1943 г.) в Германии, после окончания войны был переправлен в СССР, а в 1949—1952 годах реанимирован в Нижегородской области и используется там по сей день.
Аэрофотография КНЧ-передатчика (Клэм Лэйк, Висконсин, 1982)
Радиоволны самой низкой частоты (КНЧ, ELF, до 3 кГц) с легкостью проникают сквозь Земную кору и моря. Создание КНЧ-передатчика — из-за громадной длинны волн, ужасно трудная задача.К примеру советская система «ЗЕВС» вырабатывает частоту 82 Гц (длина волны — 3658,5 км) ,а американская «Seafarer» — 76 Гц (длина волны — 3947,4 км) . Их волны соизмеримыс радиусом Земли. От сюда мы видим, что возведение дипольной антенны в половину длины волны (протяжённостью ≈ 2000 км) — недостижимая на текущем этапе цель.
Подводя итоги всему, что было сказано выше, нам необходимо отыскать такую часть земной поверхности, которая будет характеризоваться относительно низкой проводимостью, и присоединить к ней 2 гигантских электрода, которые бы располагались на расстоянии 60 километров относительно друг друга.
Так как нам известна удельная проводимость Земли по части электродов удовлетворительно находится на низком уровне, таким образом, электрический ток между электродами проникал бы фундаментально в глубь недров нашей планеты, применяя их как элемент гигантской антенны. Нужно заметить, что первоисточником необыкновенно высочайших технических трудностей такой антенны, лишь у СССР и США числились КНЧ-передатчики.