Подводная связь в царстве Посейдона
Современные достижения на ниве связи и коммуникации с успехом демонстрируются на земле, в небе и в космосе. Но вот водный мир ими толком не охвачен — радиоволны не распространяются в жидкой среде… Однако как-то общаться под водой все же приходится — как это происходило раньше и как работает сегодня? «Армейский стандарт» собрал сведения на этот счет.
Передатчик размером с город
В эпоху, когда водолазы пользовались простейшей проводной телефонной линией для связи с судном на поверхности воды или даже вовсе обходились стуком гаечного ключа по жестяному ведру, сложнейшую задачу поставили перед учеными военные — обеспечить связь с подводными лодками, не имеющими возможности подниматься на перископную глубину по соображениям секретности.
Особенность радиоволн всех используемых для наземной связи частот заключается в том, что в воде они практически не распространяются. Но выяснилось, что крайне низкие частоты — до 100 Герц — все же пригодны для связи с подлодками. Передатчики таких волн сопоставимы по сложности и масштабу едва ли не с атомными электростанциями.
Они занимают гигантскую площадь, «пожирают» массу электроэнергии и ведут при этом передачу не голосом и даже не морзянкой, а простейшими кодами, подаваемыми со скоростью не более нескольких знаков в минуту.
К тому же связь эта односторонняя. Подлодка может принять сообщение, находясь за тысячи километров от берега, но ответить на него не способна… Такие передатчики фактически имели лишь СССР и США, и с эпохи холодной войны технического прогресса в этой сфере не отмечено…
Звук и свет
Впрочем, не только атомные субмарины, не всплывающие в дальних походах месяцами, нуждаются в подводной связи. Подвижному аквалангисту тащить за собой телефонный кабель неприемлемо… Постоянно требуется беспроводная связь на небольших дистанциях по каналам «водолаз–водолаз» или «водолаз–судно». Причем в самых разных сферах — от военных до сугубо мирных. Широко применяются на практике гидроакустика и оптика. Ибо в отличие от радиоволн звук и свет в воде распространяются относительно неплохо.
Гидроакустические системы связи работают на ультразвуковых частотах, «антеннами» служат погруженные в воду пьезокерамические пластины. Такие «рации» работают на расстоянии до нескольких километров, будучи относительно компактными. Но гидроакустика плохо передает сигнал между слоями воды разной плотности и температуры и через границы сред, неэффективна при наличии препятствий на пути звуковой волны. Кроме того, дальность передачи сигнала такими системами существенно сокращается из-за подводных течений и волнения моря, что затрудняет связь в прибрежной зоне, в толще воды, во время шторма, через лед.
Что касается применения оптической подводной связи, то лазерное излучение оптического сине-зеленого диапазона может проходить сквозь воду на расстояние до нескольких десятков метров. Это связь лишь в пределах прямой видимости, требующая строгой ориентировки приемника и передатчика друг на друга. Необходимо также держать в чистоте источники оптического излучения, чего нелегко добиться под водой.
И все же радио!
Российскими инженерами недавно была создана альтернативная система подводной связи, не использующая гидроакустику и оптику, близкая, по сути, как ни странно, все же к радио! Система получила название IVA S/W. Она поддерживает связь «водолаз–водолаз», «водолаз–судно» и «водолаз–берег».
Причиной ее создания стала реальная необходимость — масса задач требует стабильной беспроводной связи в условиях сильных акустических шумов, независимо от разницы температур между слоями воды, наличия подводных объектов инфраструктуры и через лед. Это техобслуживание судов в портах, спасательные операции на воде, исследование шельфа, разведка новых месторождений полезных ископаемых под водой и освоение Арктики, охрана акваторий военно-морских баз, мостов и других объектов приморской инфраструктуры.
В радиостанции IVA S/W используется принцип связи, основанный на использовании магнитной составляющей электромагнитной волны. Такой способ связи обеспечивает голосовую связь на глубинах до 30 метров и расстояниях свыше 100 метров под водой, а также связь из-под воды с поверхностью. При этом антенна на поверхности не требует погружения в воду.
Еще более интересные возможности раскрываются при организации связи с берегом из-подо льда, что абсолютно недоступно для гидроакустики.
Мобильная радиостанция IVA S/W представляет собой компактное устройство, состоящее из блока приемопередатчика и приемо-передающей антенны. Опытный образец радиостанции имеет габариты 460х460х75 мм и массу 4 кг. Наушники и микрофон интегрированы в водолазную маску. Устройство обладает околонулевой плавучестью, за счет этого не создается дополнительной нагрузки на водолаза.
