自帶天線的水下通信“遠古時代”對人類來說

而且，人類還在不斷擴大無線通信的范圍。 從一開始只是樓上樓下的距離，到現在地面與太空的距離，我們甚至還在向宇宙深處發送人類信號。 無線通信正在成為人類探索宇宙深空的有力工具。

然而，盡管無線通信已經到達外層空間，但在地球本身的某些地區似乎并沒有達到理想的期望。

例如，在水中獲得類似于地面和太空的無線通信效果是非常困難的。

自帶天線的水下通信“遠古時代”

對于人類來說，水下信號傳播主要集中在海洋中。

與空氣相比，水也可以傳播信號，但在這個過程中，信號會因為水的阻擋和吸收而變弱甚至消失。 這導致無線信號在水中傳播速度慢、通信距離短。

但作為海底活動最頻繁的潛艇，有必要因為無線信號傳輸太困難而沉寂一年半嗎？ 至少從信息價值的角度來看，每半年更新一次信息是浪費時間。 因此，為了應對海底通訊，專家們也想了很多辦法。

既然無線通訊不可靠，那我只用一根電線不就夠了嗎？ 上世紀的許多潛艇頂部都會安裝幾根天線。 當需要向外界傳輸信息時，潛艇就會浮起，將天線送至離海很近或完全暴露在海面，然后完成發射任務。 此外，有些潛艇還會釋放漂浮物，利用其上的天線進行短波通信。

相信即使是對通信技術零接觸的朋友也能讀到這樣的話：潛艇就是為了進行水下突然襲擊而設計的。 如果這樣公開暴露天線或者漂浮物，這不是明顯給了敵人一個活靶子嗎？ 所以，這個招數可以在緊急情況下使用。 如果經常暴露的話，恐怕離沉沒也不遠了。

由于短波的頻率較高，在水中的衰減也較大。 那么，利用長波進行海底通信就成為了較為可行的方法之一。 長波的優點是可以穿透水深20米左右。 一系列配套設施建成后，長波通信距離可達數千公里，深度超過100米。 這對于維護與潛艇通信時的安全起到了很大的作用。

但長波也有長波的問題。 為了實現數千公里的海底通信，對信號設施的要求非常高。 一般長波通信天線可以長達數百米，但為了進行超長波通信，美國建設了兩個距離超過200公里的信令基站，天線總長度為135公里。 這個長波電臺的輻射范圍約為7000-8000公里，深度達到110，可以說是相當強大。

所以說，陸地有條件建造這么一個東西給潛艇發送信號，但想要潛艇也這么做，似乎顯然不現實。 拖著一條巨大的尾巴游弋數百米，無論怎么想都顯得太滑稽了。

這種聽起來原始而繁瑣的水下通信方案，體現了水下通信的難度。 但技術不可能永遠停留在原地。 隨著各種需求的不斷增加，越來越多的水下通信解決方案被提出。

從衛星到二進制：實現更快的水下通信

1977年，為了應對海底通信問題，美國提出了利用衛星和藍綠激光器的技術解決方案。

藍綠光通信是激光通信的一種，海水對藍綠波段可見光的吸收非常少，因此藍綠光在海水中具有極強的穿透力。 不僅如此，藍綠光對于產生極端天氣的云層具有很強的穿透力。 再加上光束的方向確定性，使其成為海洋激光通信的優秀載體。

美國海軍提出的計劃是在確定潛艇位置后，利用衛星向潛艇發送藍綠光，從而建立潛艇、衛星、指揮中心三合一的通信結構。 而且，為了不占用原有的微量資源，還將向太空發射專用的藍綠光通信衛星。 然而，該項目在20世紀80年代和90年代繁榮了一段時間后，就逐漸消失了。 或許我們可以將其視為冷戰時期科技競爭的產物。 因此，隨著冷戰的結束，軍事威脅的減少，發射衛星這樣的大動作就被暫時擱置了。

除了激光之外，傳輸聲波信號也是各國都非常重視的技術。 這就是水聲通信。

利用聲波傳輸信號，解決了無線信號在水中傳播不良的問題。 將文本、語音、圖像等信息從電信號處理為聲信號，然后通過水傳輸到目標上的接收器； 接收器接收到聲音信號后，進行逆向處理，即可獲得原始的語音、文字、圖像等信息。

聲波信號的優點是其衰減速度比無線信號小得多，因此具有長距離傳播的能力。 但問題是，盡管有里程優勢，但聲波信號傳播速度仍需進一步提高，例如傳輸速度太慢。 隨著各國對海洋探測的重視，水聲通信技術將成為下一個搶占的技術龍頭。

麻省理工學院最近開發的一種新開發的無線系統可能會對海洋通信產生新的積極影響。

研究人員使用水下聲納發射器向水面發送聲波信號，水面上產生與二進制數據傳輸的“0和1”相對應的微小振動。 然后利用接收器解讀這些二元振動的信息，即可達到信息恢復的目的。 當然，這個接收器必須特別靈敏，否則檢測不到信號就沒用了。

簡單來說，這種方法類似于海底設備在海面上敲出一個碼字，然后接收器進行分析。 然后，當風平靜時，接收者仍然可以看到文字是什么； 但如果海浪很大的話，可能會比較麻煩。

事實上，研究人員也在這方面努力，盡量減少海浪的影響。 如果技術成熟，其所產生的價值也值得期待。

通信可能是未來海洋探索的先驅

我們上面提到的很多水下通信技術都是基于潛艇的。 可見，如果未來有一天，潛艇通信能夠像陸基無線通信一樣高質量、快速、保密，那么潛艇將首先受益。 經過。 但這并不意味著水下通信技術僅限于潛艇的使用。

例如以下應用場景。

黑匣子作為調查分析飛機失事原因的重要記錄，自然在設計中融入了很多技術，方便搜索。 比如，盒體設計成反光材料，方便陸地上尋找，而定位信標主要發射超聲波，方便檢測，只能在1600-3000米的范圍內檢測到，這也受到影響受到海洋障礙物的影響。 許多影響。

如果電池耗盡后仍然沒有找到，事故原因可能會與黑匣子一起永遠埋在海底。

如果將通訊技術移植到黑匣子上，進入大海后自動啟動發射信號的功能，將極大方便外界探測和接收信號，從而快速查明事故原因，避免事故發生。類似情況盡快處理。

目前，越來越多的海洋勘探和海洋考古任務開始使用水下機器人進行工作。 由于通信技術的限制，很多情況下只能在機器人出水后才能對數據進行分析和處理，具有很大的局限性。 水下通信技術的加載可以實現機器人對水下情況的實時反饋，從而對探測內容做出相應的調整。

可以預見，隨著海洋在各國規劃和發展中發揮著越來越重要的戰略作用，與海洋勘探相關的技術將不斷更新迭代。 而由于海洋資源集中在海底，海底通信技術成為解決一切問題的前提。 在這樣的需求和競爭下，水下通信可能會在不久的將來產生令人興奮的突破。

【鈦媒體作者簡介：文/鬧吉提】

更多精彩內容，關注鈦媒體微信ID（ID：taimeiti），或下載鈦媒體App

Tags：通信 潛艇 信號 無線 天線