出品：科普中國

製作：寒木釣萌

監製：中國科學院計算機網絡信息中心

早期的潛艇，其水下航行遠小於水面航行時間，此時，與潛艇的通訊難度不大。然而，自從擁有無限續航的核潛艇出現後，與潛艇的通訊就不是那麼好解決了，核潛艇水下潛航數十個晝夜，茫茫大海，它們的精確位置不知曉，此時，如果需要它們發起攻擊，又該如何指揮它們？

核潛艇的困境

戰備值班時，若核潛艇三天兩頭浮出水面，那麼，與核潛艇的聯絡將會很容易。可核潛艇若隨意上浮，別說現在，就是在二戰時，德國的潛艇就被盟國飛機上的雷達搞得不勝其煩，就像老鼠見貓，損失慘重。目前，各大國的偵查衛星，以及各種電子偵查飛機是如此的先進，潛艇只要上浮次數多一些，停留久一些，就會迅速被定位和發現。

所以，長時間潛航於深海，這才是核潛艇的核心戰鬥力所在，而十幾天甚至一個月都不上浮，另一個棘手問題就會接踵而至——怎麼去指揮調度它們？

用聲波如何？

不到兩千克的小炸彈，其爆炸聲能傳播4000多公里，這是我們了解到的一個事實。然而另一個事實是，海中地形複雜，在一些複雜海域，聲波的傳輸會受到極大的限制。在哈爾濱工程大學的公開課上，時潔（博士生導師，副研究員）介紹了這麼一個實驗，在中沙和南沙群島之間，炸彈聲的傳播距離為600公里左右，而在南沙一些複雜海底地形區，用同樣的炸彈，其聲音只能傳播1到2公里。

用聲波的另一個局限是，速度很慢，海水中，聲波速度為每秒1500米左右，而地球周長4萬多公里，如果我們與潛艇的通訊距離長達1萬公里，則聲信號需要接近兩小時（111分鐘）才能傳到潛艇上。即使我們能忍受這種低速，另一個問題也難以解決，那就是聲信號遠距離傳輸後的嚴重失真。

聲波不行，常規的無線電也靠不住，怎麼辦？用極端的無線電。

波長10萬公里

電磁波速度即光速，約每秒30萬公里，計算公式就是簡單的波長乘以頻率，根據波長的不同，電磁波的種類可分為伽馬射線、X射線、紫外線、紅外線、微波和無線電波。

如果有一種波，它的波長高達10萬公里，那麼根據光速，可知其頻率只有3赫茲。這樣的波叫做極長波，如果是從頻率上來命名，它叫做極低頻。

極長波的波長在1萬公里至10萬公里之間，相應地，其頻率在30赫茲至3赫茲之間。
比極長波的波長更短一些的，叫超長波，其波長在1千公里到1萬公里之間。

實踐表明，波長越長的電磁波，其對海水的穿透性越強，比如超長波對海水的穿透性可達100米以上。

而極長波就更不用說了，它可以穿透到200米深的海水裡。早些年，國外曾做過實驗，一艘潛行於120米深的潛艇，利用300米長的拖拽天線，成功地接收到了來自4600公里外發送的信息。

潛艇收到極長波信號示意圖。

對海水的穿透性不是超長波和極長波的唯一優點，實際上，它之所以被用作潛艇通訊，還有以下兩個因素。

一是，這兩種波的通訊距離非常遠，而這主要是它們容易被大氣層中電離層反射，從某地發射，向上碰到電離層時，可反射到數千公里遠的海域。

極長波和超長波等，它們遇到電離層時會反射。

二是，這兩種波不受磁暴、核爆炸和太陽黑子的影響，抗干擾能力強，通訊穩定。

弊端也挺明顯

從陸地上就能對千里之外的水下核潛艇發送指令，這真是棒極了。不過，凡事有利必有弊，極長波和超長波發射台非常龐大，戰時容易被攻擊和破壞。

在上圖紅點處，印度海軍建了一個長波電台。占地18210畝，合12.14平方公里。

印度的這個長波電台，其中心桅杆高301米，建成的時候，是當時印度第三高建築。

2014年，印度又在這個長波發射台附近新建了兩根杆子，471米高，終於，它成為了印度最高建築，舊的長波電台為特長波（波長為100到1000千米），而2014年經過拓展後，為極長波電台。

如果有興趣，你可以到谷歌地球上搜索並查看這個世界上目前最高的軍事建築。

除了容易被攻擊外，長波電台的另一大缺點是傳輸速度慢。波長越長，頻率就越低，而電磁波攜帶的信息跟頻率有很大關係，比如大家使用的WiFi，其頻率最高為5G赫茲，也就是1秒鐘振盪50億次，每秒傳輸的信息可達800兆以上。

而極長波的最低頻率只有區區3赫茲，也就是1秒鐘振盪3次，最慢的時候每分鐘只能傳輸幾個字符，當然，如果縮短波長以增加頻率，則每分鐘可傳輸十幾個字符以上。

所以，長波電台只適合發送極其簡短的經過加密的指令，要使用它與潛艇通話，那是不可能的，視頻聊天更是妄想。

最後一個缺點是，核潛艇只能被動地接收長波信號，顯然，在核潛艇上安裝一個龐大的長波發射台是不可能的。

即使缺點不少，但它的作用也不言自明。想象這樣一個場景，你有一個極其重要的快遞，裡面含有全部的答案，但你不知快遞員何時到達。而你，身在一個生死考場中，為了得到這個快遞，若你頻繁請假上廁所（上浮），那麼你鐵定會被懷疑，繼而被捉到，但是，如果快遞員與你提前商量好，當他震動你手機一下，你就舉手請假，廁所里見，一次搞定！

這種“震動一下”的作用就是長波電台的使命之一，它可以給核潛艇一個簡短的信息——何時何地上浮，從而與衛星進行短暫的連接並獲得大量信息。

顯然，敵方根本就不知道你會在何時何地上浮，所以，他們要追蹤到你將變得很難。

美國的長波電台

圖為位於美國威斯康星州的長波電台。

美國的長波電台使用頻率為45赫茲和76赫茲，埋在地下的線纜就長達9656公里，該設施於1989年開始運作，一直使用到2004年。

俄羅斯長波電台

俄羅斯的長波電台，其官方報道的不多，公開的信息極少，我們只知道，它叫ZEVS，以及它在地圖上的位置。
俄羅斯的長波電台ZEVS，其在地圖上顯示的軍事建築。
根據國外資料顯示，ZEVS的天線系統的跨度如上圖所示。（圖片作者Vakarel）

隨着與潛艇通訊技術的發展，未來，也許長波電台會被替代，然而目前，它依然在一些國家使用着。

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