超長(zhǎng)波電臺(tái)給核潛艇發(fā)報(bào),為何一個(gè)小時(shí)只能發(fā)送1個(gè)單詞?

無(wú)線電說(shuō)到底是一種能量場(chǎng),可見(jiàn)光也是無(wú)線電的一個(gè)頻段。人類和生物很早就發(fā)展出來(lái)了眼睛這種天然的,對(duì)固定頻段無(wú)線電的感知器官,才能了解豐富多彩的大千世界。不過(guò)人類認(rèn)識(shí)到無(wú)線電的存在并且進(jìn)行深入利用。是最近170年之內(nèi)的事情。19世紀(jì)60年代,英國(guó)人麥克斯韋首先提出電磁場(chǎng)的理論,并且給出了堪稱天才的麥克斯韋方程,從理論上推測(cè)到電磁波的存在,這是理論物理走在實(shí)踐前面的一個(gè)早期實(shí)例。但是麥克斯韋沒(méi)有機(jī)會(huì)像后來(lái)的愛(ài)因斯坦一樣,通過(guò)用實(shí)驗(yàn)來(lái)證明自己理論的正確性。1887年,年僅29歲的德國(guó)人赫茲首先發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證了電磁波的存在。赫茲的重大發(fā)現(xiàn),不但為無(wú)線電通信創(chuàng)造了條件,而且確定電磁波和光波一樣,具有反射、折射和偏振等性質(zhì),驗(yàn)證了麥克斯韋關(guān)于可見(jiàn)光也是一種電磁波的理論推測(cè)。

在赫茲之后僅僅8年,也就是1895年,意大利人馬可尼就發(fā)明了實(shí)用電磁波發(fā)報(bào)器。并且申請(qǐng)了專利。1901年跨大西洋收發(fā)電報(bào)成功,轟動(dòng)了全世界。不過(guò)也有人認(rèn)為特斯拉提出無(wú)線電發(fā)報(bào)機(jī)的技術(shù)專利更早。馬可尼和特斯拉為此打過(guò)多年的官司。但是無(wú)論怎樣,無(wú)線電發(fā)報(bào)機(jī)和后來(lái)更多的無(wú)線電通訊設(shè)備的出現(xiàn),極大改變了人類社會(huì)的基本聯(lián)絡(luò)模式。徹底改觀了從傳遞信息基本靠吼,到六百里加急送雞毛信之類的方式。因?yàn)闊o(wú)線電可以跨過(guò)地球上最遙遠(yuǎn)的時(shí)空實(shí)時(shí)傳遞信息。因此從一誕生就被立即運(yùn)用到軍事通訊和戰(zhàn)爭(zhēng)中。不過(guò)大部分無(wú)線電不是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)發(fā)射的,在載有信息的無(wú)線電波被預(yù)定接收信號(hào)的本方人員收到的同時(shí),如果對(duì)手的接收機(jī)頻率相同,那么也可以同時(shí)截獲這些信號(hào)。這樣軍用無(wú)線電信號(hào)就很少使用明碼。加密和破譯密碼又成了各國(guó)軍事斗爭(zhēng)的前沿領(lǐng)域。

對(duì)軍事通訊來(lái)說(shuō),除了加密技術(shù)的高低,發(fā)射無(wú)線電信號(hào)的頻率和波長(zhǎng)本身也是要求不低的技術(shù)。無(wú)線電因?yàn)槭且环N能量場(chǎng),本身傳遞信號(hào)并不需要中介物質(zhì)。在宇宙空間中,沒(méi)有什么物質(zhì)存在的星際空間反倒是無(wú)線電波傳遞的最佳時(shí)空環(huán)境。從150億公里之外的太陽(yáng)系外圍向地球發(fā)送無(wú)線電信號(hào),只需要幾瓦的功率。而在地球上,由于物質(zhì)密集,而且地球本身是一個(gè)球體,地球上不同點(diǎn)之間直接傳遞無(wú)線電信號(hào)反倒要受到各種干擾和阻撓。大氣層會(huì)消耗部分波段的無(wú)線電能量;而地球上面積巨大的海洋水體更是大部分無(wú)線電的“非友好區(qū)”。因?yàn)槲⒉ā⒍滩ê椭胁ǖ绕胀o(wú)線電波,一旦遇到海水就會(huì)變成熱量散發(fā)掉。因此這三個(gè)波段的無(wú)線電信號(hào)遇到海水幾乎一米都無(wú)法穿透。最早發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)波可以部分穿透海水并且加以軍事使用的,是二戰(zhàn)結(jié)束之前的德國(guó)海軍。一戰(zhàn)和二戰(zhàn)中德國(guó)潛艇戰(zhàn)都讓對(duì)手聞風(fēng)喪膽。直到蘇軍攻入東德地區(qū),才首次發(fā)現(xiàn)了有巨大天線發(fā)射陣的長(zhǎng)波電臺(tái),才知道德國(guó)潛艇狼群并非在海上隨意碰運(yùn)氣,也是有來(lái)自總部的整體指揮的。這一點(diǎn)也提醒了二戰(zhàn)之后的美國(guó)和蘇聯(lián)。

二戰(zhàn)后核潛艇發(fā)射潛射洲際導(dǎo)彈的技術(shù)日益成熟。但是如何在大國(guó)的本土和核潛艇之間下達(dá)命令是一個(gè)大問(wèn)題。德國(guó)的長(zhǎng)波電臺(tái)也只能指揮水面的潛艇。于是技術(shù)上發(fā)展到更龐大的甚長(zhǎng)波電臺(tái)。可以讓信號(hào)穿透20米的水深,這樣核潛艇不用上浮出水面就可以接收命令。但是20米仍然很淺,仍然有暴露的風(fēng)險(xiǎn)。于是大國(guó)之間最終都搞出了超長(zhǎng)波電臺(tái)。超長(zhǎng)波的波長(zhǎng)高達(dá)1000到1萬(wàn)公里,頻率為30到300赫茲。由激勵(lì)器、調(diào)制器、功率放大器、天線等設(shè)備組成。具有數(shù)部甚至幾十部兆瓦級(jí)功率的發(fā)信機(jī),上千公里長(zhǎng)的天線等。臺(tái)址還必須選擇電導(dǎo)率低的內(nèi)陸地區(qū)。超長(zhǎng)波發(fā)射系統(tǒng)頻率很窄,傳輸速率極低,發(fā)射機(jī)之間本身的同步協(xié)調(diào)就很困難;一般采用最小移頻鍵控、抗干擾卷積碼和數(shù)字加密方式工作。用于從內(nèi)陸對(duì)潛伏深度150米之內(nèi)核潛艇單向發(fā)送命令。發(fā)報(bào)速度大約是1個(gè)小時(shí)發(fā)送七八個(gè)字符。瀚海狼山(匈奴狼山)認(rèn)為,這等于一個(gè)中長(zhǎng)單詞或者2個(gè)左右的方塊字;效率極低,但卻至今無(wú)法替代。深海藍(lán)綠衛(wèi)星激光通信仍然在試驗(yàn)之中。