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潜入海里执行作战的潜艇，一旦下潜，往往几个小时、几天或几个月都不会浮出水面。在四面八方都是海的情况下，潜艇是如何与其他舰和地上进行交流的，关于海中通信的历史，技术系新闻博客的Hackaday对此进行了介绍。 / e6 H' Y: o( I& V* @, K4 I
The Many Methods Of Communicating With Submarines | Hackaday
. [- V$ G7 H) y https://hackaday.com/2020/07/15/the-many-methods-of-communicating-with-submarines/
6 C* o* ^1 a4 K* e; J- M) T 在第一次世界大战中，潜艇开始真正活跃在战场上，一旦潜艇潜入海洋，它就无法与基站和其他船只通信，除非它们再次浮出水面。 然而，由于当时的潜艇基本上是水上舰艇，潜水仅限于攻击和避免跟踪，因此，在潜水过程中无法通信问题没有严重。 / }5 p( l! y/ o1 m5 L
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在第二次世界大战期间德国海军潜艇司令部司令卡尔·邓尼茨（德语：Karl Dönitz)，设计了用多艘潜艇联合攻击敌人运输船队的群狼作战，潜艇也被要求积极通信。但是，当时的潜水艇用短波进行与其他舰的联络，为了联络需要浮出水面，而且通信的内容有可能被敌人探测到。 5 R9 @3 k6 _- r6 c
美国海军执行与德国类似的行动，引进了一种名为“AN/BQC-1A”的通信设备，又名“格特鲁德（Gertrude）”，以便潜艇可以在水下进行通信。 / Q) ]( |4 b4 ]& K5 X; d, a) U2 n
$ w3 I3 z' J8 q3 p 格特鲁德是一种电池供电的水下电话，是业余无线电中常见的 SSB （Single Side Band -- 单边带）通信方式。 已被雇用。 Gertrude能够以 24.26kHz 的超声波呼叫声纳部署的其他船只，通信距离约为 4 到 5 公里，在距离约 365 米的范围内，能够以 8.3375kHz 到 11.0875kHz 的频率进行语音通信。 然而，由于含盐海水中的无线电波吸收率高于空气，因此很容易发生信号衰减。 0 E: f! H3 y) V0 Z7 h
随着第二次世界大战的结束和核潜艇的出现，潜艇可以潜行数月，潜艇的作用从“在合作中攻击敌方运输船的单位”转变为“能够从海上发射核导弹的单位”。 因此，潜艇的隐身性比以往任何时候都更加重要。
' R/ ]+ m" E1 m) I 然而，从潜艇向陆地发送信号会暴露你的位置，而且很难在潜艇中配备足够多的设备来发送大量数据。 因此，冷战时期的潜艇通信系统要求“在不损害隐身性的情况下接收来自陆上发射站的战术命令”。
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用于通信的无线电波的性质因频率而异。 3MHz 至 30MHz 短波 （HF） 和 30kHz 至 300kHz 长波 （LF） 可通过电离层折射到达整个地球，但在海水中会迅速衰减，因此不适合与水下潜艇通信。 5 V6 ]( l; u$ f E
3kHz 至 30kHz 超长波带 （VLF） 可以通信到 20 米深的水，但不够深，无法确保潜艇的隐身性。 然而，在3Hz至300Hz的超长波带（ELF）中，频率更低，可以通信到120米深的足够深度。 因此，美国海军在1968年推动了一个名为“Project Sanguine”的项目，计划在ELF建立一个通信系统。 2 w4 ^- V% E9 J6 Y8 o. \ L
但是，ELF 需要巨大的天线和高功率发射器来传输无线电波。 因此，Project Sanguine项目在美国北部威斯康星州近40%的州土壤中建造了一个800兆瓦高功率的巨型发射站。 / l8 _3 Y0 `! n" l v6 ~2 v
发射机建在威斯康星州和密歇根州。 天线长约22至44公里，串在木杆上，如公用事业线，并连接到深入基岩的巨大接地棒。通电时，电流在接地棒之间流动并穿过花岗岩基岩，产生产生极低频波的巨大磁场。它基本上是一个由岩石制成的巨型环形天线。 # Z2 R0 d4 p* q
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然而，ELF与潜艇的通信系统遭到反战团体和环境团体的强烈反对，称其“浪费了预算”和“忽视了电磁波对周围环境的影响”。 此外，美国北部建造的巨型发射器能够向美国南部佛罗里达半岛外的122米深的水下发送信息，但由于带宽非常窄，它花了15分钟才发送出一个三字母的短密码。 而且，由于通信技术的进步确立了“将空中大型运输机作为中转点进行甚低和高频通信”的方法，2004年关闭了ELF的通信系统。
+ `. d9 q# X2 D 随着现代的发展，水下通信技术得到了进一步发展。 在2020年6月Aqua-Fi发表的一篇论文《Aqua-Fi: Delivering Internet Underwater Using Wireless Optical Networks》中，提出了组建Aqua-Fi系统，该系统使用现成的组件（包括树莓派）、LED和激光在水中实现互联网无线连接。 阿卜杜拉国王科技大学的一个研究小组在实验中说，他们使用防水智能手机和蓝色到绿色激光，以2.11Mbps的速度成功拨打Skype电话。 6 L; K' a; n4 r$ e: c% T
. N% i( f8 ]. _7 \' r* I/ b; S% j# X Hackaday对此评论道：“Aqua-Fi不太可能在未来作为潜艇网络应用，但这种系统不仅支持海上战争。 例如，通过太阳能浮子创建 Aqua-Fi 接入点，潜水员和遥控海洋探测器可以始终连接到互联网，并认为这些接入点可以很好地应用于海洋生物学、地质学、自然保护、体育和娱乐。” $ z; Q/ C+ M/ N( B7 E6 w
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