Длительное время проблемы со связью с подводными лодками не существовало — использовали обычную радиосвязь. Сами лодки почти не опускались под воду, так как могли это сделать только в случае встречи с кораблями противника. Но под водой они значительно теряли скорость. Кроме того, проще было на короткое время уйти под воду, чтобы проплыть под кораблями.
Субмарина «Peral» в порту Картахены, 1886 г. Фото: ru.wikipedia.org
Однако по мере развития подводного флота все больше и больше требовалось находиться под водой. С появлением атомных подводных субмарин проблема связи стала особенно острой. Ведь эти лодки могли скрытно уже месяцами находиться под водой. Всплытие для сеанса связи грозило обнаружением противником — как по источнику радиосигнала, так и по фото с самолетов и спутников.
Потребовалось кардинальным образом усовершенствовать средства связи. Так, чтобы связь была надежной и при этом не позволяла легко обнаруживать себя под водой.
Самая аварийная подлодка СССР. История К-19
За дело взялись ученые и военные специалисты. Было предложено несколько способов для осуществления связи без необходимости всплытия. Коснемся только тех моментов, которые находятся в свободных источниках информации, не являются засекреченными. Точнее, их принципы доступны для обсуждения и гражданскими лицами, хотя детальных сведений не найти.
Сначала поговорим о более простом и относительно дешевом акустическом способе связи. Он почти одновременно появился как в США, так и в Советском Союзе. Суть способа в том, что по дну моря прокладывался особый кабель в районе, который «контролировался» подводными лодками. В водной среде звук распространяется довольно далеко.
Находясь сравнительно далеко от кабеля, экипаж лодки мог, тем не менее, иметь надежную связь со своей базой с помощью усовершенствованных чувствительных гидрофонов. Кодированные сообщения имели только один минус — разведка противника могла найти ключ к коду.
Было замечено, что радиоволны низкой частоты (3−30 кГц) проникают в морскую воду на глубину до 20 метров. Появилась идея воспользоваться этим без полного всплытия лодки. Находясь в подводном состоянии на довольно большой глубине, экипаж выпускал из лодки радиобуй. Он всплывал выше, но до поверхности не доходил примерно 15−18 метров. Таким образом, лодка оставалась малозаметной в толще воды, но могла иметь радиосвязь на низкой частоте.
Но и этот метод со временем стал непригоден. Технически лодка с выпущенным буем должна была находиться на строго заданной глубине, чтобы буй не покидал 20-метровую верхнюю толщу воды. А это вынуждало снизить подводную скорость.
КосмоСториз: ЧТО НЕ ТАК С ЗАТОНУВШЕЙ СОВЕТСКОЙ ПОДВОДНОЙ ЛОДКОЙ? (К-278 «Комсомолец»)
Чрезвычайно низкие частоты (3−300 Гц) дают возможность проникать сигналам в морскую воду на очень большие глубины (порядка нескольких сотен метров). Казалось бы, найден идеальный способ для подводной связи. Но его особенность в том, что на таких частотах нужны очень большие антенны — длиной в три с лишним тысячи метров! Ошибки нет. Именно при таких размерах возможно подать сигнал с антенны на сверхнизких частотах.
Как выход из ситуации было предложено использовать пробуренные скважины на суше с металлическими проводниками такой длины. Для подачи сигнала на столь громадные антенны потребовались отдельно работающие мощные электростанции. Передатчики с грандиозными антеннами появились только в СССР, США и в Индии. Но они малоэффективны, поскольку скорость передачи крайне низкая (один-два знака в минуту).
Понятное дело, что на подлодках возможно иметь только приемник на такие частоты. Стало быть, о двусторонней связи не может быть и речи. Можно лишь за очень длительное время передать с суши что-то очень короткое. Например, требование всплыть для связи другими способами.
Источник: www.shkolazhizni.ru
Подводный беспроводной «интернет»
Многие из нас ежедневно пользуются Wi-Fi, но кто слышал о его «родственнике», Li-Fi? Сегодня ВМФ США финансирует разработку технологии подводной передачи данных, основанной на принципе высокочастотных световых импульсов. И опубликованная в Nature Nanotechnology работа вполне может помочь воплотиться этой технологии. Авторы статьи изготовили искусственный материал, который необычно реагирует на свет. Благодаря этому свойству возможно создать высокоскоростные световые передатчики данных.
Принцип действия Li-Fi напоминает азбуку Морзе. Вспышки светодиодов соответствуют логическим единицам и нулям. Принятая оптическим приёмником последователность световых импульсов переводится в цифровой сигнал. Скорость вспышек такова, что человеческий глаз не способен его различить, и чем выше скорость, тем больше пропускная способность такого канала передачи.
Упомянутый искусственный материал может увеличить частоту вспышек светодиодов на один или два порядка. «Вы можете использовать очень дешёвые светодиоды и увеличить скорость в 50 раз», говорит Дзяовэй Лю (Zhaowei Liu), инженер-оптик из Университета Калифорнии, автор статьи. Также можно было бы изначально использовать более скоростные светодиоды и увеличить частоту в аналогичной степени.
Li-Fi может использоваться для специфических задач, например, для улучшения качества связи подводных лодок, поскольку радиоволны плохо распространяются в толще воды, а технологии акустической передачи данных слишком не обеспечивают высокой скорости. Также Li-Fi может быть полезен на нефтехимических предприятиях и в авиации, где использование Wi-Fi приводит к появлению помех в оборудовании.
Есть и ещё одна возможная сфера применения перспективной технологии. Американская Федеральная Комиссия по коммуникациям предупредила о том, что диапазон доступных частот для беспроводной связи становится слишком «густонаселённым». Li-Fi может снизить количество используемых сегодня частот.
Оптический спектр примерно в 10 000 раз шире, чем радиочастотный, и может вместить гораздо больше каналов передачи данных. К тому же видимый свет не никак не мешает радиоволнам, что позволяет одновременно работать Wi-Fi и Li-Fi. Можно также будет переключаться с одного на другое, по аналогии с гибридными автомобилями. Также Li-Fi может быть интегрирован в уже существующую инфраструктуру внешнего и внутреннего освещения.
Наибольшая скорость передачи данных через один светодиод, достигнутая в лабораторных условиях, составляет 3,5 гигабита в секунду на расстояние в 5 см. Это пока меньше, чем рекорд скорости передачи через радиоканал на 237 ГГц, который составляет 100 гигабит в секунду, однако есть потенциал для дальнейшего роста.
На более длинных дистанциях и в полевых условиях скорость передачи через Li-Fi получается ниже. Например, специалисты из Института Генриха Герца в Германии достигли скорости в 500 мегабит/сек на расстоянии от 1 до 2 м, и 100 мегабит/сек на расстоянии свыше 20 м.
Лю с коллегами планируют увеличить пропускную способность с помощью внедрения в светодиоды «гиперболического метаматериала» (hyperbolic metamaterial). Данная субстанция состоит из нескольких чередующихся 10-нм слоёв кремния и серебра. «Бутерброды» толщиной в 305 нм помещаются на стеклянную подложку, причём в каждом слое вырезаны канавки. Далее стопка слоёв покрывается прозрачным пластиком с добавлением молекул родаминового красителя. Эти молекулы флюоресцируют при поглощении света. Исследователи облучили их лазером и измерили яркость и частоту мерцания во время флюоресцирования, отметив многократный рост.
«Данное исследование демонстрирует большой потенциал изобретённого материала», говорит Зубин Якоб (Zubin Jacob), инженер из Университета Альберта. Гиперболические метаматериалы обладают необычными свойствами благодаря нанесённым узорам, чей размер меньше длины света в диапазоне от 400 до 700 нм. Когда свет падает на такой материал, то возникает так называемый плазмонический резонанс, при котором электроны начинают колебаться на одной частоте с материалом. Подобное свойство не встречается в природе. Когда плазмонический резонанс совпадает с флюоресцентным излучением, то последнее может усилиться, что приводит к росту яркости и скорости мерцания.
Немецкие исследователи утверждают, что могут помочь коллегам из США довести Li-Fi до уровня коммерческого использования. Имеющиеся сегодня типовые светодиоды оптимизированы для освещения, а не для передачи данных, поэтому изменять их параметры можно в относительно небольших пределах. Так что новый материал может стать отличным решением в данном вопросе.
- li-fi
- гиперболический метаматериал
Источник: habr.com
Компания OceanGate пытается исчезнуть из Интернета после катастрофы подводной лодки «Titan»
Компания OceanGate объявила о своем закрытии в связи с недавней катастрофой батискафа «Титан», которая унесла жизни 5 человек, включая основателя компании. Официальный сайт компании OceanGate был полностью очищен от информации, остался только логотип и сообщение о приостановке деятельности. Компания также удалила все свои профили в социальных сетях. Несмотря на это сайт OceanGate Foundation, который предоставлял гранты для поддержки морских исследований, все еще функционирует.
Как известно, одной из самых популярных версий катастрофа батискафа «Титан» считается решение компании использовать углеродное волокно для ядра подводной лодки. В результате произошло катастрофическое разрушение корпуса глубоководного аппарата. За место в этом батискафе компания брала значительную сумму, а именно 250 тыс. долларов. Кроме того, пассажиры, желающие отправиться на подводную экспедицию, подписывали документ о всевозможных рисках и брали ответственность за свою жизнь на себя. Исходя из данных документа: в случае смерти на глубине, компания не несет никакой ответственности.
В настоящее время будущее OceanGate остается под вопросом, и ожидается закрытие и сайта OceanGate Foundation.
Источник: www.ixbt.com