大洋深處長時間航行的核潛艇 是如何接收作戰指令的？

作爲大國核威懾的重要組成部分 核潛艇往往會悄無聲息地隱祕在波濤洶湧的深海中 一旦接收到作戰指令 就會立刻進入導彈發射陣位 對敵國實施戰略核打擊 可是要對大洋深處進行巡航的潛艇們 想要及時接收到作戰指令 卻並不是一件容易的事情 那麼各國的核潛艇都是如何接收作戰指令的呢 今天大兵就帶各位瞭解一下潛艇的水下通訊 談起通訊 我們第一時間想到的應該都是手機 只不過手機從基站或者WiFi接收的無線信號非常脆弱 當你走進後牆或者金屬組閣的衛生間或者電梯 有時僅一牆之隔 你的手機信號可能就衰減一半了 甚至變得信號全無 除此之外 手機移動網絡還需要在陸地上架設大量的基站 這兩點在海洋深處是完全無法做到 當然除了手機之外 也會有朋友說光纖網絡 這是遠程通訊效果最好的方式 但在深海移動着的潛艇是不可能即時使用海底光纜的 這就註定了潛艇的通訊受到了很大侷限 再加上受制於海洋環境中各種複雜因素的存在 使得水下通訊一直滯後於地面 水中和空中通訊的發展也成爲制約信息化戰場 水下作戰能力提升的瓶頸 關於水下通訊技術的發展史可以追溯到很久以前 意大利著名藝術家達芬奇的筆記本中就曾提到 將一根腸管的封閉端插進水裏 把開口端放在耳朵邊 可以聽到遠處船行駛的響聲 潛艇也可以依靠這種方式來進行簡單的通訊 只不過這種憑藉聲音通訊的方式並不安全 也很容易受影響 畢竟在海中地形複雜 一些海域的聲波傳輸會受到極大的限制 而聲波的另一個侷限是速度很慢 海水中聲波速度爲每秒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 則聲信號需要近兩個小時才能傳到潛艇上 這個速度對於緊急戰情的傳遞十分不利 即使能忍受這種低速 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 因此這種聲波水下傳輸很快就被淘汰了 到了1867年 蘇格蘭數學物理學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋 在數學理論上首次預測了無線電波 隨後在各國科學家的努力下 無線電通訊開始快速發展 意大利發明家古列爾默·馬可尼 在1894到1895年 開發了第一臺實用的無線電發射器和接收器 他也因此獲得了1909年的諾貝爾物理學獎 無線電技術在此後發展迅速 人們漸漸搞清楚了無線電各頻段的電磁波分類 在頻率寬廣的電磁頻譜中 有頻率高達30到300GHz 波長在1毫米到1釐米的極高頻電磁波 也有頻率低達3到30赫茲 波長在10萬到1萬公里的極低頻電磁波 當潛艇浮在水面時 可以利用各種無線電進行通訊 但其下潛後 使用的無線電波就很難穿透到水下 大部分被水體反射回空中 小部分進入水中也很快被水吸收掉 潛艇無法利用當時的無線電裝置與外界聯繫 因此在二戰時期 潛艇在執行任務前都要提前規定一個時間 這時潛艇會安裝天線 當到了規定時間範圍內 潛艇會悄悄上浮至潛水區域或者水面之上 通過天線接收到上級傳遞的短波命令 爲了保持隱蔽性 這種傳播方式是單向的 也就是潛艇只能接收到指揮中心的指令 而不能將信息向上傳遞 而上述這些特點 也使得無線電在海水中的傳播距離有限 但後來隨着無線電低頻技術漸漸發展 使得潛艇逐漸可以在水下較深的位置接受信息 一般來說 低頻可穿透水的深度是幾米 甚低頻穿透水深是10到20米 極低頻穿透水深是100到200米 其中日本則是最早實現甚低頻技術實用化的國家 早在1929年 日本就建成了佐佐美通訊站 第二次世界大戰期間 德國和英國海軍也相繼建成了甚低頻通訊站 從20世紀50年代開始 伴隨着核潛艇的誕生 利用超低頻率電磁波 面向全球傳播的超低頻通訊方案應運而生 爲潛艇遠洋隱蔽通訊立下了汗馬功勞 冷戰期間 美國先後多次完成超低頻通訊實驗 例如在1972年 美海軍就曾在威斯康星州通過極低頻通訊實驗 一艘遠在4600公里以外 水下120米處的美國黑深號核潛艇 接收到了該臺的信號 但是由於甚低頻和極低頻發射設備非常龐大 佔地達數平方公里 也就意味着潛艇上無法安裝 所以只能將其建在陸地 因此對潛艇來說 只是單向廣播式的通訊 如果潛艇要接收岸上指揮機構的指令 必須按規定的時間和頻率接收 潛艇在水下接收這種長波信號的深度 是依據岸上長波發射臺的發射功率大小決定的 在上圖紅點處 印度海軍建了一個甚低頻電臺 佔地18210畝和12.14平方公里 印度的這個電臺 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 印度又在這個發射臺附近新建了兩根杆子 471米高 最終它成爲了印度最高建築 但看其體型 我們也知道 這些發射臺在戰時非常容易遭到打擊和破壞 龐大的建築工程 只能使其作爲一種戰略通訊手段 無法在水下組成一個完整的通訊網絡 另外 由於低頻通訊信息載量太低 因此核潛艇電臺的拍發速率極低 接收電文的速度特別慢 每分鐘只有幾個字節 接收一份完整的電文 可能需要半小時或者更長時間 所以這種電文不適合拍發 內容過多 更詳細的指令 所以一般長波通訊的正文極短 很有可能就是幾個約定的字母 來代表發文內容 比如約定三個特定英文字母 爲立即上浮 改用短波通訊 這時只要潛艇收到此電文 就會上浮進行通訊 不過後來爲了防止其他人僞造電文 現在還會加入防僞碼和加密手段 但這樣也會使得發文的長度增加 這時候或許有朋友想問了 潛艇那麼長的接收時間 會不會延誤戰機呢 畢竟涉及動用核潛艇 基本上就到了國家生死存亡的時刻了 所以目前各國核潛艇 會根據其身處不同的水域 使用混合通訊手段 比如說在低威脅水域潛艇 就可以按照約定時間 或者通訊報文約定的內容 使用安裝在升降桅杆上的 衛星通訊天線進行通訊 這種短波天線 能在潛艇貼近水面 或者在潛望鏡深度航行時使用 收發報文後立即下潛 完成一次通訊時間只有0.08秒 這使敵人的定位系統 來不及對無線電信號的存在做出反應 在一定程度上增加了 敵方的偵察探測難度 如果潛艇是位於高威脅水域 則可以通過一次性無線電浮標進行發報 浮標通過潛艇主動發射 裏面裝有編輯好的程序和報文 無線電浮標在浮出水面後 可以延遲進行通訊 通訊結束後 開啓自動引爆裝置並沉入海底 這種裝置可以向潛艇提供 有效的發射手段 而不限制潛艇作戰的機動性 雖然在其發射信號時 有可能被敵方的側向系統探測到 但其具備的延遲設定 可以讓潛艇在浮標被發現之前 就遠離此地 只不過相比於這種浮標單向通訊法 各國使用最多的 還是用低頻電磁波通訊 所以核潛艇只能被動的 單方面接受岸上的無線電信號 這是岸上向潛艇通訊的主要方式 因此低頻電磁波 也可以稱得上是潛艇通訊的基石了 作爲世界最大的軍事強國 美軍的軍用長波電臺 也同樣是世界之最 除了本土的長波電臺之外 藉助於和北約成員國 以及其他盟國的防務安全合作 其可調用的軍用長波電臺資源 更是遍佈全球 其中位於緬因州的卡特勒 並於1961年1月4號投入運行 負責大西洋海域海軍潛艇 水面或水下單向通訊 它也是美國東海岸 唯一一個甚低頻長波通訊站點 在大西洋海域的軍事戰略通訊方面 發揮着不可替代的作用 而負責太平洋海域潛艇通訊的 則是位於華盛頓州的 吉姆西甚低頻長波電臺 該電臺的天線陣列 懸掛於跨越威爾山和布魯山之間的山谷 的12個61米左右的塔架 像這種甚低頻長波通訊站天線類型 被稱爲跨越山谷型天線 除了在美國本土建設 低頻甚低頻長波電臺外 美國在海外盟國也建設了幾個 低頻甚低頻長波電臺 澳大利亞西北海岸 加勒比海沿岸 冰島 意大利都有美軍長波電臺的身影 如此廣泛的分佈也爲美國潛艇 在全球的強大反應能力打下基礎 而除了無線電通訊之外 各國還在進行其他水下通訊技術的研發 畢竟對於長期受制於水下特殊環境的潛艇來說 如何在感知戰場和計時高效通訊方面 尋求突破一直是重要課題 配備新型聲納和潛望鏡是如此 配備使用不同頻率和波長的各種天線也是如此 但截至目前上述設備只能在有限條件下發揮作用 無線電咱們前面已經說了 會受到信息量和發射臺的影響 而聲納雖然是潛艇應用最廣泛的成熟導航測距裝置 但其主要作用還是在水下 如果潛艇想要和陸地或者空中交換信息 則還需要聲納浮標的幫助 因此各國目前最需要的 就是在確保潛艇隱蔽的同時突破上述限制 實現超遠距離超可靠性的高效率通訊 潛射無人機可以說是近年來水下潛艇通訊的大熱門 該裝備也被人們譽爲 可以飛行的望遠鏡潛艇的第三隻眼 在當前以潛艇爲主的作戰框架內 潛射無人機提升潛艇作戰能力 主要體現在彌補潛艇在信息作戰對空作戰方面的不足 首先爲遠程攻擊提供信息保障 在海灣戰爭伊拉克戰爭中 美軍潛艇實施導彈攻擊 都是在取得制空權制海權前提下進行的 而潛射無人機則可以幫助潛艇 在沒有制空權制海權 且無法通過其他手段獲取目標信息的情況下 獲得戰場態勢或者目標信息 並引導潛艇進行遠程打擊 因此無論是美國的黑翼10C潛射無人機 還是以色列的英驍103潛射無人機 其設計要求基本相同 就是讓潛艇能夠在一定海洋深度下發射 其搭載的光電紅外傳感器 可以在空中續航較長時間和距離 通過加密安全數據鏈 向潛艇傳遞視頻圖像等信息 以大幅提升潛艇的感知力和通訊水平 另外潛射無人機的出現 也初步形成了潛艇對空作戰能力 潛艇加載無人機後 其對空偵察搜索和攻擊能力將發生質的飛躍 它不僅可以遠距離發現反潛飛機 延長潛艇規避和作戰準備時間 引導潛艇發射潛空導彈實時攻擊 改變昔日空中反潛一邊倒的態勢 並且其本身還可以直接被用來攻擊反潛飛機 要知道現役的反潛飛機飛行速度慢 空戰能力較弱 潛射無人機完全可以憑藉機動靈活的優勢 對反潛飛機進行攻擊 而在未來戰爭中 人們還在暢想着潛射無人機 能夠被賦予預製或暫時休眠功能 甚至能作爲網絡信息節點 用於風群作戰 屆時無論海陸空 大規模使用無人機飛行偵察 攻擊和保障任務已是必然趨勢 由此看來潛射無人機的出現 能有效的彌補潛艇 無法大範圍準確感知戰場環境的短板 而其從水下發射升空或採用短暫休眠後 發射的模式有效保證了潛艇的安全性 但是客觀的講 潛射無人機的出現並未從根本上解決 潛艇在深海潛行時接收或者發送信號的問題 使用加密安全數據鏈的事實 讓它依然得面對與電磁波一樣的問題 那就是如何在潛艇不必上浮的情況下 把更多信息高效的傳遞至深海 因此對於潛艇而言 潛射無人機還只是一個開始 人們還需進一步探尋 未來水下通訊領域的顛覆者 好了 本期視頻到這裏就結束了 喜歡本頻道的朋友請點擊下方訂閱按鈕 我是大賓 我們下期視頻再見 那麼伴隨着步兵進攻的坦克 又是如何識別敵我的呢 今天大賓就來跟各位聊一聊 坦克的敵我識別方法 以及區別車型的徽記或字母代碼 不僅能作爲軍隊的象徵 還能用來區分敵我 只不過這個辦法並不完善 二戰德國爲了防止自家人被友軍誤擊 也在坦克上噴塗了大塊的黑色鐵十字 這種符號在綠色褐色爲主色調的野戰環境下 對裝甲車組成員就是噩夢 本來十字型符號在平時就經常被用作靶標 盟軍在戰場上這種符號 恐怕離這老遠就掏出了反坦克武器 所以戰後的聯邦德國也學乖了 雖然鐵十字符號仍然得到了沿用 但在坦克裝甲車輛上 只將其噴塗在炮塔側面 且面積很小 距離稍微遠一點就不容易被注意到 直到今天 各類可視標識都是各國陸軍 機械化部隊進行敵我識別的重要手段之一 例如當前俄烏戰場上 俄軍裝甲車上的Z標誌也是一種敵我識別方法 衆所周知 俄軍和烏軍都繼承自蘇軍 兩軍在裝備上不說高低雷同 至少長得頗爲相似 如俄軍主戰坦克型號爲T-72B3和T-80U 而烏軍主戰坦克型號主要爲T-64BV和T-72 這樣一來 想要在戰場上識別敵我坦克就顯得有些困難 畢竟在戰場上還往往受到環境干擾和觀察器材限制 這就讓企圖通過辨別裝備細節來快速判斷是敵是友 幾乎失去可能 所以必要的身份識別符號在戰場上必不可少 但前面咱們也說了 這種方法是有缺點的 在交戰雙方水平接近 或對方擁有大量遠程觀瞄器材和重武器的情況下 這種方法不僅容易遭到敵方急火打擊 並且另一方也會通過噴塗相同的字母來達到冒充之目的 畢竟這種噴字母防衛沒有什麼技術難度 特別是烏軍和俄軍一樣都裝備有大量的T-72坦克 如果烏軍先在坦克上噴上和俄軍相同的Z字標識 那麼俄軍就無法分清敵我 烏軍在赫爾松地區發動的反攻行動中 就是採用了這樣的方法 烏軍在很多坦克上也噴出了和俄軍一樣的Z字母標識 然後開着這些坦克大膽的在俄軍防區內橫衝直撞 並四處開火 給俄軍造成了很大的損失和混亂 受到烏軍猛烈攻擊的俄軍卻不敢進行有效的反擊 因爲這些烏克蘭坦克和軍車上面也塗着和自己一樣的字母 在一片混亂之中 俄軍根本就無法分清哪是敵人哪是自己人 因此自然就不敢輕易開火 除此之外 因無法識別敵我而造成的事故還有海灣戰爭 美軍同樣也是因爲無法準確識別敵我 而導致自家有不少裝甲車輛被友軍誤傷 事後美軍分析沙漠風暴行動中 誤傷事件高概率發生的主要原因 是現役裝甲車輛的觀瞄系統能力與火炮武器系統能力不匹配 當時採用光學儀器識別出敵我目標屬性的距離 更多仰賴於天氣和戰場環境條件 比如在能見度較好的條件下 均目標1.5至2公里就能識別 能見度較差時 依賴光學儀器只能在0.5公里左右的距離 識別目標的敵我屬性 而當時主戰坦克的120毫米坦克炮 最大有效射程3公里 裝甲車上的陶式反坦克導彈射程3.75公里 25毫米炮射程2.5公里 可見無論能見度好壞 美軍地面裝甲車輛在最大有效射程距離上 都沒有目標識別能力 如此也就造成了 要麼士兵在沒有接近目標前 無法識別敵我 不敢貿然開火 要麼就是發現目標 就是遠距離開火 但有概率造成誤擊 因此爲了擺脫這種情況 美國很快就開展了 自動化敵我識別系統的研發工作 在軍事轉型思想指導下 以美國爲首的北約國家 提出了一個新的敵我識別概念 即CID戰鬥識別 美軍認爲在打擊流程中 識別是最重要的步驟之一 在完成對未知目標的識別之前 不能對該目標實施打擊 例如成員在搜索區域內 發現了一輛人員運輸車 但無法識別其類型或區分敵友 此時該目標應當標識爲 未識別人員輸送車 暫時不能打擊 即使目標在幾方識別過程中 對我方開火 成員也需要仔細區分 美陸軍負責人對CID 做了如下定義 CID是在作戰環境下 獲得被探測目標精確特徵的過程 目的是支持交戰決策 它包括態勢感知和目標識別兩個方面 態勢感知就是全面地瞭解 責任區內的戰場空間態勢 戰術形勢及所發生的事件 目標識別則是對戰場上 探測到的目標進行精確實時描述過程 很快美國就開發了具備 發現及識別能力的 新一代地面裝甲火空系統 其中詢問應答式戰術戰場識別系統 是主要組成部分 該系統由詢問機和應答機組成 並與車載激光測距一鏈接 當炮手發現目標並進行激光測距時 詢問機就會同時向目標 發送密碼問詢信號 當目標屬於友軍時 其上裝備的應答機會自動接收信號 並解碼發回加密應答信號 發現目標的車輛 收到應答信號並解碼 然後通過激光測距以上的光電指示系統 或車載通訊系統發出確認信號 整個詢問應答過程 可以在一秒內重複三次 如果是敵方目標 則詢問信號無法解碼並返回 炮手就可以安心開火 就敵我識別系統的運作原理來說 美軍的這款BCIS識別系統 採用了毫米波技術 毫米波在電磁頻譜內 介於微波和紅外波之間 兼具二者的優點 採用毫米波設備 比微波設備同等條件下 體積更小 重量更輕 並且精度和抗干擾能力都更高 與紅外設備相比 毫米波傳輸速度快 受氣象和煙塵的影響又相對較小 另外 使用毫米波數的敵我識別器 因波數窄 所需天線口徑則更小 波長越短 頻率越高 則雷達波數越窄 看目標就越清楚 十分適合體積較小的地面目標間 相互識別 另外 波數窄 也代表它的指向性更強 能夠減少因地貌起伏帶來的反射 和雜草灌木等地表表面雜波干擾 並且 使用毫米波的識別器詢問機 具有極好的信號指向功能 加上毫米波電磁波照射的背景噪音變弱 敵人很難在這一範圍內截獲該信號 裝上它 不必擔心天線指向範圍以外的 敵方平臺接收到詢問信號 減少了電子信號暴露的可能 從而讓自身更隱蔽 在沒有遭到惡劣環境或敵方干擾的情況下 這種敵我識別系統的作用距離高達15公里 對於各種野戰地形條件下的 靜止或運動目標的識別效果 均達到美軍預設的戰術指標 除了基本的敵我識別功能外 BCIS識別系統還兼具其他功能 例如 坦克上的敵我識別系統 可以依靠識別器的應答機和激光告警裝置聯動 構成坦克主動防禦體系的一部分 比如 面對敵軍直升機雷達的探測時 只要接受到威脅信號的照射 坦克的指控系統 就可以根據情況自動觸發煙霧彈 值得一提的是 這種敵我識別能力 美軍已經將其擴展至整個北約 從2001年至今 北約多國一直都定期組織 多國CID識別系統和技術的聯合演習 評估和改進 便於部隊提高識別能力 2006年 北約發佈了 北約CID軍事任務需求書 其中規定了 北約未來敵我識別系統發展的 目的 任務 需求 以及在發展過程中的注意事項和解決方案 在這份需求書中 北約部隊的敵我識別系統 必須要做到 能夠識別所有北約國家武器的能力 並且對現有識別系統 必須採取加密措施 防止被敵方利用和欺騙 這在戰場上帶來的提升是顯著的 美軍再也不用擔心 會鬧出類似海灣戰爭那樣的烏龍事件 償到好處的美軍 更是爲單兵開發了陸地勇士系統 希望將戰區的每個單兵 都納入敵我識別系統 從而保證絕對的戰場效率和打擊速度 當然除了研製陸地勇士系統之外 美國五角大樓 目前還在爲坦克研發 操作更簡便 性能更可靠的敵我識別系統 也就是人工智能識別系統 在今年年初的時候 網絡上就出現了多張 美軍M1愛布拉姆斯 主戰坦克的最新照片 顯示出美軍在裝備技術上的新動向 這些照片是美國軍方的 國防視覺信息分發服務網站發佈的 拍攝於2022年11月5日 照片中的M1坦克 採用了試驗性人工智能驅動的目標識別系統 旨在提高發現和應對威脅的速度 該系統的名字爲 先進瞄準和殺傷力輔助系統 它是當前美國陸軍作戰能力發展司令部 和軍備中心參與的一項聯合計劃 使用尖端的傳感技術 和新興的機器學習算法 在目標搜索期間 自動執行快速區分目標和瞄準任務 從而實現快速瞄準攻擊 這一套系統於2020年夏季開始開發 在照片中我們能夠看到 正在測試中的敵我識別系統組件 安裝在M1炮塔上的旋轉底座上 這個底座就在120毫米主炮的後方 可進行大俯仰角和360度方位角的搜索 炮塔右側前部還配備了另一種傳感器 剩下的核心組件則安裝到了M1坦克的炮塔後部 機箱後還安裝有風扇散熱 在使用中該系統安裝在坦克頂部的光電轉塔 就會持續掃描戰場 將周圍區域的圖像數據輸入AI機器學習算法 以進行自動對象檢測和圖像分類 自動選擇目標 分析目標類型、速度和距離 找到對坦克威脅最大的目標 然後將這些威脅的圖像 發送到炮塔內觸摸屏顯示器 炮手只需用手指輕觸目標 坦克就會自動轉動炮塔 將火炮對準所選目標的弱點 並自動推薦合適的彈藥和打擊模式 在炮手手動批准AI的建議後 AI就會自動轉動炮塔 計算距離、彈道、自動校正角度 選擇炮彈類型和射擊模式 最後開炮展開攻擊 或者再次選擇下一目標 這樣一來就大大節省搜索目標時間 用時僅是正常坦克成員搜索時間的三分之一 玩過坦克世界的朋友應該對這個都不陌生 這不就是坦克世界裏邊的自動瞄準嗎 目標只要露頭就會被直接標記並提醒我們 我們只需要點擊一下就能死死鎖定目標並連續攻擊 對炮手簡直不要太輕鬆 本期視頻到這裏就結束了 大家還知道哪些在戰場上的敵我識別方法呢 歡迎在下方評論區留言 喜歡本頻道的朋友請點擊下方訂閱按鈕 我們下期再見