Проект Sanguine - это проект ВМС США, предложенный в 1968 году для связи с подводными лодками с использованием радиоволн сверхнизкой частоты (СНЧ). Первоначально предложенная система, усиленная, чтобы выдержать ядерную атаку, потребовала бы гигантской антенны, покрывающей две пятых штата Висконсин. Из-за протестов и потенциального воздействия на окружающую среду предложенная система не была реализована. Меньшая, менее защищенная система под названием Project ELF, состоящая из двух связанных передатчиков ELF, расположенных в Клэм-Лейк, Висконсин и Рипаблик, штат Мичиган, была построена в 1982 году и работала с 1989 по 2004 год. Система передавала данные с частотой 76 Гц. На частотах ELF ширина полосы передачи очень мала, поэтому система могла отправлять только короткие текстовые сообщения с очень низкой скоростью передачи данных. Эти сигналы использовались для вызова определенных подводных лодок на поверхность для получения более длительных оперативных приказов по обычной радиосвязи или спутниковой связи.
Предлагаемая система
Первоначально предложенная система должна была иметь гигантскую «антенну», состоящую из 9700 км скрытых кабелей в прямоугольной сетке, покрывающей 58 000 км2, две пятых площади штата Висконсин, с питанием от 100 подземных электростанций в бетонных бункерах. Концы кабелей должны были быть заземлены, и переменный электрический ток тек бы глубоко в земле между концами кабеля, генерируя волны СНЧ, это называется наземным диполем. Первоначальный проект был оценен в миллиарды и потреблял 800 мегаватт электроэнергии. Целью была система, которая могла бы передавать тактические приказы в один конец американским атомным подводным лодкам в любую точку мира и выдерживать прямую ядерную атаку.
Проект вызвал споры с самого начала и подвергся нападкам со стороны политиков, антивоенных и экологических групп, озабоченных влиянием сильных токов в землю и электромагнитных полей на окружающую среду. Живучесть системы при ядерном ударе была поставлена под сомнение из-за советской разработки баллистических ракет с РГЧ. После того, как попытка возобновить проект на возвышенности Ллано в Техасе также была остановлена общественным сопротивлением, военно-морской флот отказался от Sanguine и предложил ряд все более скромных вариантов: Project Seafarer (1975), Austere ELF (1978) и, наконец, проект ELF (1981), который был построен. Эта система с низким энергопотреблением требовала 15 минут для передачи каждой кодовой группы, поэтому она не использовалась для прямой передачи тактических приказов, а вместо этого выполняла функцию «звонаря», отдавая приказ определенной ПЛ подняться на поверхность и получить дальнейшие приказы по обычному радио или через спутник. Система была официально введена в эксплуатацию в 1989 году, через 20 лет после того, как она впервые была запущена в качестве «испытательного центра», и использовалась до 2004 года, когда ВМС США объявили ее устаревшей, и она была остановлена и демонтирована.
Project ELF
Карта, показывающая расположение передатчиков ELF ВМС США. Красными линиями показаны пути наземных дипольных антенн. В Клэм-Лейк (слева) было два пересекающихся диполя по 14 миль. На объекте Republic было два диполя по 14 миль, ориентированных с востока на запад, и один диполь длиной 28 миль, ориентированный с севера на юг.
Уменьшенная система, созданная ВМФ в 1969 году под названием Project ELF, была испытана в 1982 году и официально вступила в строй в 1989 году. Она состояла из двух передатчиков: одного в Клэм-Лейк, штат Висконсин, и другого в Republic, штат Мичиган, с общей длиной антенн 135 км. Два передатчика обычно работают синхронно вместе как одна антенна для увеличения дальности, но могут также работать независимо.
Объект Clam Lake, который служил испытательной площадкой и первоначально назывался Wisconsin Test Facility (WTF), состоял из двух 23-км антенн (называемых наземными диполями) в форме креста с передатчиком на их пересечении. Объект Republic состоял из трех антенн, двух по 23 км и одной 45 км, в форме буквы «F» (форма не имеет значения и была продиктована доступностью местности). Линии, сделанные из 1,5-сантиметрового алюминиевого кабеля, опирающегося на изоляторы на 12-метровых деревянных опорах, напоминали обычные линии электропередачи. Концы линий были заземлены с помощью подземного медного кабеля и заземляющих стержней, которые позже были заменены решеткой электродов в скважинах глубиной 91 м. Передатчики посылали переменный ток силой 300 ампер по линиям, который проходил через заглубленные электроды глубоко в землю.
Наземная дипольная антенна Clam Lake, демонстрирующая, как она работает. Переменный ток I в линии для ясности показан текущим только в одном направлении.
Передатчики работали на частоте 76 Гц в диапазоне крайне низких частот с альтернативной частотой 45 Гц, и использовали общую мощность 2,6 мегаватт. Они могли общаться с подводными лодками примерно на половине поверхности земного шара. Система передавала данные непрерывно, 24 часа в сутки, отправляя сообщение «бездействие», когда она не использовалась, чтобы подводные лодки могли проверить, находятся ли они в пределах дальности связи.
Из-за чрезвычайно малой ширины полосы пропускания ELF передатчики имели очень низкую скорость передачи данных. Они не могли передавать голос (аудио), а только короткие текстовые сообщения из нескольких букв. Сообщается, что на передачу одной трехбуквенной кодовой группы уходило 15 минут. Таким образом, система не использовалась для передачи оперативных приказов, а выполняла функцию «звонаря», отдавая приказы определенным подводным лодкам на поверхность для получения подробных приказов по обычным линиям радиосвязи и спутниковой связи.
Система была неоднозначной и на протяжении всего срока ее службы была объектом судебных атак, исков и протестов. В пяти случаях протестующие вырубали опоры ЛЭП, ненадолго прерывая работу.
В 2004 году ВМС отключили оба передатчика, объяснив это тем, что системы связи на очень низких частотах (VLF) улучшились до такой степени, что в системе ELF нет необходимости.
Как работает связь в диапазоне КНЧ
Подводные лодки экранированы морской водой от всех обычных радиосигналов и поэтому отрезаны от связи с военным командованием, когда они находятся под водой. Однако радиоволны исключительно низкой частоты могут проникать в морскую воду. Чем ниже частота, тем глубже они могут проникнуть в океан. Волны в диапазоне ОНЧ от 3 до 30 кГц могут проникать на глубину от 10 до 30 метров, и со времен Второй мировой войны военно-морские силы использовали ОНЧ-передатчики для связи с подводными лодками. Для приема сигналов ОНЧ подводные лодки должны подниматься прямо под поверхность или следовать за антенным буем на небольшой глубине, что делает их уязвимыми для обнаружения противником.
Радиоволны в диапазоне крайне низких частот (КНЧ) от 30 до 300 Гц могут проникать на глубину до сотен метров, что позволяет с их помощью общаться с подводными лодками на их нормальной рабочей глубине. Чем ниже частота, тем больше длина волны радиоволн, и передатчикам требуются более длинные антенные конструкции для их генерации. В передатчиках КНЧ используются огромные антенны, называемые наземными диполями, состоящие из десятков и сотен километров воздушных кабелей, напоминающих обычные линии электропередачи. Линии передачи заземлены на концах, а петлевые токи глубоко в земле образуют часть антенны. Поскольку даже эти огромные антенны намного меньше длин волн КНЧ, они крайне неэффективны; только малая часть входной мощности излучается в виде волн КНЧ, а остальная часть рассеивается в виде тепла в сопротивлении антенны. При полной входной мощности 2,6 МВт оба передатчика КНЧ в США, работая вместе, генерировали только около 8 Вт излучения КНЧ. Этот слабый сигнал мог достичь подводных лодок над половиной земного шара только из-за чрезвычайно низкого затухания КНЧ волн - 1-2 дБ на 1000 километров. Передатчики КНЧ наиболее эффективны, когда они расположены над некоторыми подземными горными образованиями с низкой проводимостью, что заставляет токам распространяться глубже через больший объем породы, образуя большую «антенну». По этой причине система связи США была расположена в Висконсине и на Верхнем полуострове Мичигана над формацией Лаврентийского щита.
Такие передатчики КНЧ не могут быть установлены на подводных лодках из-за размера антенны и высоких требований к мощности. Таким образом, связь КНЧ является односторонней: приемник на подводной лодке получает приказы с береговой станции, но не может ответить. Низкое затухание волн КНЧ с увеличением расстояния позволяет одной станции КНЧ отправлять сообщения подводным лодкам по всему миру.
Еще одним недостатком КНЧ является то, что диапазон КНЧ имеет очень маленькую полосу пропускания и, следовательно, может передавать только очень простые сообщения, очень медленно. Сигналы КНЧ не могут передавать звук (голос), как другие типы радиосвязи, и могут передавать только короткие текстовые сообщения, состоящие из нескольких букв. Система ВМС США использует трехбуквенные кодовые группы и требует 15 минут для передачи одной группы.
Другие передатчики КНЧ
Известно, что только США, Россия и Индия построили средства связи КНЧ. ВМС Индии имеют действующий объект связи КНЧ на военно-морской базе INS Kattabomman для связи с подводными лодками класса Arihant и Akula. ВМФ России использует передатчик КНЧ ЗЕВС, расположенный к северо-западу от Мурманска на Кольском полуострове на севере России.
Комментариев нет:
Отправить комментарий