竹幕之瞎子 卷二、永远的海豚号 章13.量子通讯与潜艇(2)
水听机通讯距离较近、数据率较低。仅能实现电报电话水平,且通常仅能实现点对点通讯,不具备灵活组网功能。虽然现在通过编码机能,也能实现遥控无缆潜航器(侦查、假目标、反水雷用途)。潜艇部队联合工业部门,也在研发——无缆线导鱼雷项目(即用水听机操控,避免鱼雷与发射艇机动性受限),但能实现的操作功能较为有限。
而潜艇的远距离多单位多点通讯,有两种技术,长波电台及通讯浮标。这两种种通讯方式,必须上浮至接近水面才能实现。且长波电台仅能实现电报用途,通常用于把潜艇‘叫’到真正的通讯阵位,转换为通讯浮标等通讯手段。通讯浮标或升降桅杆,则会限制潜艇机动能力,多数情况下,又需要在海水透明深度进行(原理很简单,光波可视为更高频率、纳米级波长电磁波,故但凡电磁波能穿透的海水深度,通常可见光也有一定透明度)。常规潜艇,需要通气管深度或水面航行充电,电磁波方式的通讯问题尚不致命。但核潜艇,在可保持水下静默状态时,却要定时甚或定点上浮通讯,则严重破坏其隐蔽状态。
目前人类任何通讯手段,都属于对自然界‘波’的运用。各类电磁波,是其中最常见方式,包括光纤或激光通讯,也可囊括其中。电磁波的能量传输形态——电子振荡效应,却无法突破海水介质。所以潜艇无论水下搜索还是通讯,都转向声音,即‘机械波’的运用。生活中最为接近的,就是医院B超检查,通过声波在不同介质中反射率,发现病灶的原理。机械波与电磁波有共通特性——即频率越低波长越长,越障能力越强,但传播信息能力也即数据率越差。这也是长波电台能够对潜通讯的原理,同时也是数据率与越障能力相互矛盾之处。
所以,对潜通讯指挥,任何传统的,利用‘波’的方式,都将面临此类‘物理极限’矛盾。解决之道,唯有突破传统,航天探索领域正在发力的‘量子通讯’就进入潜艇部队的视野。
航天领域研发量子通讯,肇因深空探测,电磁波延时问题可能导致航天器失控。或失控前,难以遥感纠错。量子通讯可有效解决此问题。但是,能解决潜艇的问题吗?毕竟,在航天领域,也仅是实验阶段技术,人类对于其中关键尚不完全理解。
潜艇面临的环境,与航天器不同,对太空,仅有人类推断暗物质存在。而就仪器观测与测量中,太空即高真空,没有物质。如果用电磁波传输特性,类比量子纠缠现象(谓之‘量子纠缠波’)。则在太空,量子纠缠波不会遇到任何遮挡物,实现瞬态光年级别距离通讯毫无问题。但对潜艇,海水或海底地形,会否成为量子纠缠波的障碍呢?以及,量子纠缠波是类似激光的定向直线传播,还是类似长波地波的沿物体表面爬行呢?这些问题,都有待科研实验来分析验证。
总之,量子通讯,将成为潜艇通讯指挥的一种解决方案。但同理,若量子通讯是通过某种未知的‘波’实现功能,也意味着用相反的方法,潜艇在海水中将不再隐蔽。研发一种‘量子雷达’将使潜艇无所遁形。但是,量子雷达这种设想,按人类已知的量子纠缠现象,是无法实现的。
而潜艇的远距离多单位多点通讯,有两种技术,长波电台及通讯浮标。这两种种通讯方式,必须上浮至接近水面才能实现。且长波电台仅能实现电报用途,通常用于把潜艇‘叫’到真正的通讯阵位,转换为通讯浮标等通讯手段。通讯浮标或升降桅杆,则会限制潜艇机动能力,多数情况下,又需要在海水透明深度进行(原理很简单,光波可视为更高频率、纳米级波长电磁波,故但凡电磁波能穿透的海水深度,通常可见光也有一定透明度)。常规潜艇,需要通气管深度或水面航行充电,电磁波方式的通讯问题尚不致命。但核潜艇,在可保持水下静默状态时,却要定时甚或定点上浮通讯,则严重破坏其隐蔽状态。
目前人类任何通讯手段,都属于对自然界‘波’的运用。各类电磁波,是其中最常见方式,包括光纤或激光通讯,也可囊括其中。电磁波的能量传输形态——电子振荡效应,却无法突破海水介质。所以潜艇无论水下搜索还是通讯,都转向声音,即‘机械波’的运用。生活中最为接近的,就是医院B超检查,通过声波在不同介质中反射率,发现病灶的原理。机械波与电磁波有共通特性——即频率越低波长越长,越障能力越强,但传播信息能力也即数据率越差。这也是长波电台能够对潜通讯的原理,同时也是数据率与越障能力相互矛盾之处。
所以,对潜通讯指挥,任何传统的,利用‘波’的方式,都将面临此类‘物理极限’矛盾。解决之道,唯有突破传统,航天探索领域正在发力的‘量子通讯’就进入潜艇部队的视野。
航天领域研发量子通讯,肇因深空探测,电磁波延时问题可能导致航天器失控。或失控前,难以遥感纠错。量子通讯可有效解决此问题。但是,能解决潜艇的问题吗?毕竟,在航天领域,也仅是实验阶段技术,人类对于其中关键尚不完全理解。
潜艇面临的环境,与航天器不同,对太空,仅有人类推断暗物质存在。而就仪器观测与测量中,太空即高真空,没有物质。如果用电磁波传输特性,类比量子纠缠现象(谓之‘量子纠缠波’)。则在太空,量子纠缠波不会遇到任何遮挡物,实现瞬态光年级别距离通讯毫无问题。但对潜艇,海水或海底地形,会否成为量子纠缠波的障碍呢?以及,量子纠缠波是类似激光的定向直线传播,还是类似长波地波的沿物体表面爬行呢?这些问题,都有待科研实验来分析验证。
总之,量子通讯,将成为潜艇通讯指挥的一种解决方案。但同理,若量子通讯是通过某种未知的‘波’实现功能,也意味着用相反的方法,潜艇在海水中将不再隐蔽。研发一种‘量子雷达’将使潜艇无所遁形。但是,量子雷达这种设想,按人类已知的量子纠缠现象,是无法实现的。