Как «позвонить» на подводную лодку, если под водой связь не работает

Вне зоны доступа

АПЛ «Борей»./ Фото: 5-tv.ru

Современные атомные подводные лодки имеют потрясающую степень автономности. Они могут месяцами находиться под водой, а время плавания ограничено только количеством продуктов на борту. Лишь изредка они поднимаются к поверхности для очередного сеанса связи, после чего опять надолго погружаются. Проблема же в том, что во время погружения лодка становится недоступна для любых стандартных средств связи. Проводная связь здесь исключается принципиально, а все остальные для передачи данных, звука и видео используют радиоволны, которые не могут пробиться через морскую воду. Морская вода – отличный электролит с большим содержанием различных солей и имеет хорошую электропроводимость, поэтому она становится надёжной естественной преградой для электромагнитного излучения. Хоть радиоволны и могут пробиться через воду, но при этом очень быстро теряют энергию и затухают, именно поэтому под толщей воды подводная лодка напрочь изолирована и не имеет никакой связи с окружающим миром.

Перископ и антенны для связи./ Фото: airbase.ru

Без связи с командованием подводная лодка не может получать приказы и взаимодействовать с остальными войсками, а смысл существования стратегических атомоходов вообще теряется, потому как они не могут вовремя получить приказ и запустить ракеты. Конечно, есть альтернативные способы связи под водой, но для подводных лодок они не подходят. Слишком уж большие расстояния получаются между приёмником и передатчиком, и ни один традиционный способ передачи сообщений не подходит. Впрочем, связь всё равно поддерживается, и для этого был найден очень экзотический способ.

Радио на сверхдлинных волнах

Антенны УКВ радиосвязи./ Фото: vhfdx.ru

Ни одна радиопередача в любом диапазоне не сможет преодолеть барьер из солёной воды и достигнуть приёмника. Это же относится к спутниковой связи, к сигналам мобильных операторов и системам геопозиционирования. Тем не менее радиоволны с определёнными характеристиками могут проходить сквозь столь плотное вещество, как морская вода, и нести получателю информацию. Речь идёт о сверхдлинных радиоволнах в диапазоне 3-30 кГц. У радиоизлучения с такими параметрами есть интересная способность, они могут проникать в воду на глубину в два десятка метров, поэтому подводная лодка сможет получить сообщение, если она не будет погружаться слишком глубоко. Единственным же недостатком подобной технологии являются размеры оборудования, они просто чудовищны.

Антенны для сверхдлинных волн./ Фото: wikimapia.org

Сверхдлинные волны получили такое название не просто так, а за длину волны: она составляет более десяти километров. Для сравнения, длина радиоволны всем привычного ультракоротковолнового диапазона (УКВ) составляет от 0,1 миллиметра до десяти метров. Чтобы поймать радиоволну УКВ, включая и FM-диапазон, требуется антенна длиной от 0,75 до 3,4 метра, что вполне под силу бытовому радиоприёмнику. В свою очередь, для приёма сверхдлинной волны необходима антенна на несколько порядков больше – длиной более километра. И это только принимающая, передающая будет гораздо больше. Впрочем, как показала практика, для упорных инженеров нет ничего невозможного.

Огромная спецтехника

Комплекс «Голиаф» под Нижним Новгородом./ Фото: autoreview.ru

На самом деле первую в мире радиостанцию, работающую на сверхдлинных волнах, разработали немцы в начале 1940-х годов, а называлась она «Голиаф» (Der Goliath). Вермахт долго пытался придумать, как координировать действия подводных лодок на огромной территории, а потом своё внимание немецкие инженеры обратили на сверхдлинные волны. Станцию построили в пригороде Кальбе, чем обеспечили стабильную связь с подводными лодками возле мыса Доброй Надежды. Эта станция проработала с 1943 по 1945 год, потом её захватили советские войска, оперативно демонтировали и вывезли для дальнейшего изучения. Сам объект Der Goliath был по-настоящему огромным. В центре всей конструкции находились три вышки высотой в 210 метров, соединённых стальными тросами с расположенными по окружности мачтами высотой 170 метров.

43-й узел связи ВМФ России./ Фото: dzen.ru

Работать над этим проектом советские специалисты начали в послевоенное время, а в 1952 году «Голиаф» был отстроен заново под Нижним Новгородом, где он находится до сих пор и успешно работает. Впоследствии на основе этих же технологий, тщательно изученных и доработанных, в Республике Беларусь построили радиостанцию «Антей», как называют 43-й узел связи ВМФ России. Фактически это огромная антенна с мачтами высотой 270 метров, а также с тремя передающими мачтами высотой 305 метров, между которыми находится полотно самой антенны. Всего эта конструкция занимает площадь в 400 га.

Гигантская радиостанция

Буксируемая антенна./ Фото: defencetalk.com

Как бы то ни было, но 43-й узел связи может поддерживать сообщение только с подводными лодками, которые находятся сравнительно недалеко от поверхности. Для установки связи лодка должна подняться повыше и выпустить буй с антенной длиной более десяти метров. Только тогда можно будет принять или отправить текстовое сообщение, и скорость соединения при этом очень маленькая. Для подводных лодок, которые находятся на больших глубинах, такой способ связи не подходит, но они всё равно могут получить команду подняться повыше и выйти на связь, а делается это при помощи системы «Зевс».

Кольский полуостров, «Зевс»./ Фото: maps.google.com

Технологии сверхнизких частот активно развивали, и в конце 1960-х годов появился уже собственный проект «Зевс». В рамках этого проекта на Кольском полуострове построили станцию связи с подводными лодками, по сравнению с которой «Голиаф» казался игрушкой. На снимках из космоса хорошо просматриваются две параллельные просеки в лесотундре длиной в несколько десятков километров, которые образовались после прокладки под землёй двух огромных антенн. Фактически это два электрода, и между ними пропускается заряд мощностью около 30 МВт, КПД такого передатчика крайне низок. Антенны создают электромагнитный импульс, легко проникающий через толщу морской воды. Длина волны огромна и составляет почти 4 тысяч километров, а для её приёма за подводной лодкой тянется антенна – километровый трос. При этом объём передаваемых данных ничтожен – три символа с интервалом в 5–15 минут, но на команду подводной лодке подняться и принять сообщение этого хватает.

Удивительные технологии реализовывались не только в средствах связи, но и в самих подводных лодках, чего стоила только атомная подводная лодка К-222 «Анчар», в которую вложили множество инноваций.