Kommunikatsioon allveelaevadega

Suhtlemine allveelaevadega erineb tunduvalt teiste sõjaväeüksuste vahelisest kommunikatsioonist. Kuna allveelaevad on eraldiseisvad mobiilsed üksused ja võimelised liikuma lähimatest üksustest tuhandete kilomeetrite kaugusele, siis on vaja kasutada sidepidamisviise, mis tagaks side ka sellistel kaugustel. Raadiolained, mida tavaliselt kasutatakse sidepidamiseks nii pikkade kauguste puhul, levivad aga vees halvasti, mistõttu nende kasutamine on enamasti piiratud ajaga, mil allveelaev on pinnal. Tänapäeva sõjaallveelaevad on aga võimelised olema vee all kuude viisi. Seetõttu tuleb kasutusele võtta sellised alternatiivsed vahendid nagu helilained, laserikiired ja ülimadala sagedusega raadiolained, mis levivad vees paremini. Kui allveelaev on veepinnal nagu tavalised laevad, ei ole sel sidepidamisel piiranguid. Sel ajal on võimalik kasutada kõikvõimalikke raadioside vorme. Kiireks sideks kasutatakse ka satelliitsidet, näiteks Ameerika Ühendriikide SSIXS (Submarine Satellite Information Exchange Subsystem System) võimaldab suhelda satelliitide vahendusel. Levinuim viis allveelaevadega sidet pidada on kasutada helilaineid. Heli levib vee all väga kaugele ja võimaldab suhelda väga pikkade distantside vahel. Helikommunikatsiooniks on vaja veealust kõlarit ja tundlikke allvee mikrofone ehk hüdrofone. Heli vastuvõtmist segab allveelaeva enda tekitatud müra, mistõttu allveelaevad ja teised akustilist sidet kasutavad laevad (peamiselt allveelaevadega suhtelemiseks), kasutavad mitme kilomeetri pikkust paljusi hüdrofone ridamisi sisaldavat kaablit. Ameerikas on suurematele liikumisaladele paigutatud allveekõlareid ja vastuvõtjaid, mis registreerivad signaali ja saadavad selle tavalistel meetoditel edasi. Side on võimalik kuni 1000 km kaugusele, kuid suurema kaugusega väheneb võimaliku andmeside kiirus. Segavaks teguriks on ka tuul, pinnapeegeldumised põhjustavad helilainete hajumist. Liiga tugevad helilained võivad kahjustada mereelustikku. Erilist tähelepanu on seejuures pühendatud mereimetajatele, eriti vaalaliste seltsi kuuluvad loomad, kellel on hea kuulmine. Uuringud on tõestanud, et tugevad helilained mõjutavad vaalaliste liikumist ja nende häälitsusi. USA-s on toimunud kohtuprotsessid, mille eesmärk on olnud piirata sonari ja akustilise side pidamist. USA merevägi on määranud piirangud saatevõimsusele, kuid mõningatel hinnangutel on need liiga kõrged. Võimaliku kahju ära hoidmiseks peavad allveelaevad jälgima ennast ümbritsevat vett, et mitte kasutada liiga tugevat saatevõimsust, kui läheduses paiknevad mereimetajad. Arendusel on kahepoolne laserside allveelaevadega, mis eeldab võimalust laserit täpselt vastuvõtjale suunama. Selleks kasutatakse kitsaribalist laserit ja filtreid, et teised valgussignaalid ei segaks. Eriti keeruline on side päikesepaistel. Kuna sinised laserikiired sumbuvad vees halvemini kui punased, on arendatavas süsteemis kasutusele 455 ja 459 nanomeetrise lainepikkusega valgus. Mainitud süsteemid on arenduses olnud ainult käesoleval sajandil. Üheks osapooleks on allveelaev ja teiseks osapooleks on lennuk, kuid on planeeritud ka võimalust kasutada satelliiti. Viimasel juhul hajub laserikiir palju suurema pinna peale, mis muudab selle detekteerimise raskemaks. Teine võimalus laserikiirte abil suhelda on kasutada tugevaid laserimpulsse, mis veepinnal põhjustaksid vee järsu aurustumise ja selle tagajärjel helilaine, mis oleks vastuvõetav allveelaevalt. Kasutatakse 532 nanomeetrise lainepikkusega laserikiiri, mille tekitatud helisignaale registreeriti arendustöö käigus 140 meetri kaugusel heliallikast. Impulsslaser paikneks lennukil, satelliidilt oleks nii tugeva laserikiire tekitamine mõeldamatu. Aeglase edastuskiirusega, kuid see-eest kõikjal kasutatav sidevõimalus on kasutada raadiolaineid, mille sagedus on tunduvalt madalam kui tavapärastel raadiotel. Madalsageduslikud lained on võimelised tungima vees sügavamale. Sagedusaladest kasutatakse väga madalat sagedust VLF-i (3–30 kHz) ja ekstreemselt madalat sagedust ELF-i (3–300 Hz). Esimene neist võimaldab suhelda mõnekümne meetri sügavuselt ja teisel sügavuspiirangud puuduvad. Mõlemal puhul on allveelaev ainult vastuvõttev osapool, kuna saateantenni suurus ei võimalda selle paiknemist allveelaevas. Väga madala sagedusega raadiolaineid on võimalik vastu võtta umbes mõnekümne meetri sügavuselt, sõltuvalt sagedusest ja vee soolsusest. Sügavamal paiknevatel allveelaevadel on võimalus kasutada vastuvõtupoid, mis liiguks veepinnast madalamal. Kuna sagedused on niivõrd madalad, siis ei saa ka ribalaius olla suur. Kuna andmeside kiirus sõltub aga ribalaiusest on side kiirus piiratud mõne lauseni minutis. Kuna efektiivse antenni pikkus on pöördvõrdeline sagedusega, on saateantennid väga pikad, dipoolantennide puhul 5–50 kilomeetrit. Kasutades radarit on võimalik satelliidilt tuvastada allveelaev VLF-signaali vastuvõtuks vajalikult sügavuselt. ELF-raadiolained on võimelised tungima väga sügavale ja on seepärast vastuvõetavad kõikjal, kus allveelaevad võivad liikuda. ELF-raadiosaatjate levi on üle maakera, ehkki kiiratav võimsus on ainult mõned vatid. ELF-raadiolained nõuaksid väga pikki tavalisi antenne. Dipoolantenni pikkus oleks 500 – 50 000 kilomeetrit, mis ei ole enam hästi rakendatav, seetõttu ehitatakse saatejaamad halvasti elektrit juhtivale pinnasele. Juhtides elektrit erinevates kohtades maasse, on võimalik kasutada maad kui antenni. Sellised saatejaamad nõuavad väga palju energiat. Saatejaamad nõuavad ka väga suurt madala elektrijuhtivusega ala, mis tuleb rahvale sulgeda. Nende piirangute tõttu on saatejaamad olemas ainult USA ja Venemaa mereväel, ehkki saatejaama on planeeritud ka Šotimaale. ELF-side andmeedastuskiirus on veel madalam, üksikud sümbolid minutis, mistõttu on eeldatav, et pikemate käskude korral tuleb vastuvõtuks kasutada mõnda kiiremat sidevahendit. 1968. aastal plaaniti USA-s Wisconsini osariiki Sanguine'i-nimelist süsteemi, mis oleks võimeline saatma ELF-laineid ka siis, kui mingi osa süsteemist saaks tuumaplahvatusel hävitatud. 6000 miili pikk kaablivõrgustik oleks enda alla võtnud 6500 ruutmiili (ligi 17 000 ruutkilomeetrit, üle kolmandiku Eesti pinnast), nii suure ala hõivamine ja võimalikud ohud loodusele põhjustasid avalikkuse vastuseisu, mistõttu projekt tühistati. Seejärel vähendati plaane ning algatati projekt SEAFARER, mis oma korda vähendati Austere ELF projektile. Kõik projektid eeldasid, et kaablid on maa all. Eespool nimetatud projektid olid kas liiga mahukad või oli avalikkuse vastuseis liiga suur. Lõpuks teostati projekt ELF, mis koosneb kahest saatejaamast, üks Wisconsinis ja teine Michiganis, ja 84 miilist vaiadele paigutatud kaablitest. Süsteem töötab 76-hertsisel sagedusel. 2000. aastal kulutati Wisconsini jaama ülalpidamiseks 6 miljonit dollarit, sellest 400 tuhat oli elektriarve. USA-s töötati välja ka plaanid kiireks ELF-võrgu paigaldamiseks. Kaaluti ka võimalust paigaldada palju vertikaalseid dipoolantenne, mida hoiaksid püsti õhupallid. USA-s kaaluti SEAFARER süsteemi asemele tavapärase antenni paigaldamist, mis oleks pidanud olema üle tuhande kilomeetri pikk. See plaan kanti maha, kuna raadiolained poleks levinud antenni sihis ja ülipikka antenni oleks seganud Ameerika 60-hertsine vooluvõrk, mille sagedus on lähedane ELF-raadiosagedusega. ZEVS on Venemaa ELF-saatja, mis paikneb Murmanski lähedal. Raadiosignaali sagedus on 82 hertsi ja levi on ülemaailmne, ZEVS on hinnanguliselt 10 dB tugevama signaaliga kui kaks USA saatejaama. Kahe 60 kilomeetri pikkuse juhtmega suunatakse mõlemast 200 amprit voolu maasse. Raadiojaam nõuab nii palju energiat, et selle jaoks on ehitatud eraldi elektrijaam. Erinevalt USA jaamadest on ZEVS-i kasutatud ka geoloogilisteks uuringuteks, eelkõige maakoore sügavuste omaduste detekteerimisel. ELF-saatjaid saab ehitada eelkõige madala juhtivusega maapinnale, sellistele tingimustele vastas ka Šotimaa, kuid suurte kulude tõttu jäeti ehitusplaanid pooleli. Kuna signaali genereerimisel kasutatakse palju energiat, on mõned aktivistid protestinud terviseohu tõttu. Meie keha läbib aga igasuguseid raadiolaineid ja ELF-raadiolained on neist vaid üksikud. Madala signaali tõttu võib arvata, et oht oleks suurem, kuid tunduvalt tugevam ELF-signaal, mis meid läbib, on põhjustatud tavalisest 50-hertsisest vahelduvvoolust, mida majapidamised kasutavad. Ameerikas kasutatakse 60-hertsist vahelduvvoolu. Paljude lühikeste elektriliinide kiirguse koosmõjul tekib palju tugevam signaal, SSIXS Underwater Acoustic Communication Lethal Sounds U.S. Navy Wins Dispute Over Sonar, Whales QinetiQ lands $32M submarine laser project "NRL Begins Field Tests of Laser Acoustic Propagation". Originaali arhiivikoopia seisuga 29. jaanuar 2013. Vaadatud 1. mail 2012. Radio Communications of German U-boats in WWI and WWII http://www.plrc.org/docs/941005B.pdf ELF HISTORY: EXTREME LOW FREQUENCY COMMUNICATION ZEVS, THE RUSSIAN 82 Hz ELF TRANSMITTER "Extremely Low Frequency Transmitter Site Clam Lake, Wisconsin" (PDF). Originaali (PDF) arhiivikoopia seisuga 7. oktoober 2006. Vaadatud 1. mail 2012.