О научных проблемах связи с подводными лодками

О научных проблемах связи с подводными лодками

Н.Ф. Директоров доктор технических наук, профессор, лауреат Государственной премии, контр-адмирал, В.В. Сергеев кандидат технических наук

Крупные научно-технические проблемы решались по использованию электромагнитной энергии для передачи информации на погруженные подводные лодки. С начала строительства атомных подводных лодок с особой остротой встала проблема связи с ПЛ при решении ими задач в удаленных районах Мирового океана.

Для передачи информации на такие объекты, в основном, используется радиосвязь в сверхдлинноволновом (десятки килогерц) и сверхнизкочастотном (сотни герц) диапазонах волн. Однако современные низкочастотные системы не обеспечивают требуемого времени и помехоустойчивости связи с объектами, находящимися на больших дальностях и глубинах погружения, несмотря на то, что уровень их развития приближается к предельно достижимым возможностям.

Прогноз развития науки и техники показывает, что к 2000г. традиционные пути повышения характеристик существующих каналов связи, особенно по дальности и глубине, будут в основном исчерпаны. Поэтому важное значение приобретают фундаментальные и поисковые исследования, направленные на получение новых знаний и разработок новых средств.

Исследования, выполненные за последние 20 лет в нашей стране и за рубежом, показывают, что из известных в природе физических полей наибольший интерес для решения проблемы связи с подводными объектами представляют: 

- электромагнитные поля в диапазоне сверхнизких (СНЧ) и крайне низких частот (КНЧ); 

- сейсмические волны; 

- оптическое (лазерное) излучение; 

- нейтринные пучки и гравитационные поля, а также различные способы и устройства связи, позволяющие использование ранее освоенных диапазонов радиочастот (КВ, УКВ, ДЦВ и др.). 

Сложность проблемы, важность и срочность ее решения привели к необходимости привлечения многих ученых учебных и научных организаций страны, специализирующихся в различных областях развития связи ВМФ.

В конце 70-х годов совместным решением Президиума АНСССР и ВМФ при секции прикладных проблем был создан Научный совет по проблемам связи с подводными объектами на больших глубинах погружения в составе: бюро и 9 секций, охватывающих практически все известные к тому времени физические поля и явления. Большую роль в организации и работе Научного совета сыграло то, что его председателем был назначен вице-президент АНСССР академик В.А.Котельников, работающий над проблемами радиосвязи.

Основными функциями работы Научного совета являлись: координация проведения фундаментальных, поисковых и прикладных исследований, определение наиболее перспективных направлений развития техники связи с учетом объективных критериев и системы приоритетов, организация создания кооперации исполнителей с учетом направленности проводимых исследований, разработка предложений по финансированию, а также информация о результатах выполненных исследований и государственная поддержка наиболее перспективных направлений проводимых исследований.

Секции Научного совета территориально разнесены (С.-Петербург, Н.-Новгород и Новосибирск). В состав секций включены как ученые академии, так и специалисты научных организаций промышленности и учебных заведений. Работа секций проводится по собственному плану, практикуются совместные заседания секций. Каждая секция охватывает вполне определенные проблемные задачи. В конце года председатели секций заслушиваются на бюро, на которое также выносится обсуждение принципиально новых направлений науки, сообщения о перспективных изобретениях и предложениях. Особая роль при этом принадлежит бюро Научного совета, в состав которого входят 9 академиков и других видных ученых страны. Научный совет в настоящее время стал своеобразным интеллектуальным штабом, где обсуждаются ценные и прогрессивные идеи и принимаются решения по основным направлениям развития фундаментальной науки. Обмен мнениями и идеями ученых Академии наук, промышленных организаций и учебных заведений позволяет своевременно информировать заинтересованную научную общественность о новых направлениях и тенденциях развития средств связи и тем самым ускорять процесс их внедрения.

Так, в настоящее время наиболее близки к своей практической реализации работы по созданию каналов связи в диапазоне КНЧ, оптического (лазерного) излучения, сейсмических и гидроакустических волн. Радиолинии в диапазоне КНЧ увеличат глубину связи. Внедрение этой радиолинии возможно непосредственно на существующем объекте. Пока создание такой уникальной радиолинии сдерживается экономическими ограничениями. Поэтому в настоящее время проводятся только поисковые исследования по изучению канала распространения КНЧ-полей, измерению уровня помех и по проблемам передачи и обработки информации.

Сейсмические и гидроакустические волны обеспечивают связь без ограничения глубины погружения объекта, однако, из-за малой скорости распространения этих волн реальная дальность связи ограничена расстояниями не более нескольких тысяч километров при допустимом времени распространения сигнала. Выполненные к настоящему времени экспериментальные исследования подтвердили теоретические характеристики сейсмических и гидроакустических линий связи. В настоящее время имеется практическая возможность получения достаточно высоких характеристик этих линий связи на коротких трассах.

Начиная с 70-х годов в нашей стране проводится комплекс поисковых исследований по созданию лазерных линий связи. В ходе этих работ показана принципиальная возможность передачи сообщений с использованием так называемого “окна прозрачности” морской воды в сине-зеленой части видимой области электромагнитного излучения. Исследования показали, что лазерные линии связи обладают рядом новых качеств, к наиболее существенному из которых относится возможность обеспечения связи во всех районах Мирового океана.

В целом анализ достигнутого уровня и тенденций развития элементной базы и средств позволяет прогнозировать высокие характеристики каналов связи в диапазоне КНЧ, лазерных, сейсмических и гидроакустических линий связи. Сравнительный анализ этих нетрадиционных линий связи показал, что наиболее реальна в современных условиях разработка и внедрение в систему связи ВМФ линий связи в диапазоне КНЧ.

Основными направлениями исследований в последние годы являются: достижение больших дальностей связи с глубокопогруженными объектами, сокращение времени передачи информации и массогабаритных характеристик технических средств связи, повышение уровня автоматизации процессов связи с одновременным достижением высокой технической надежности.

Известно, что внедрение результатов фундаментальных исследований в разрабатываемые средства - это довольно длительный процесс. Так, в начале 70-х годов были начаты поисковые исследования по изучению принципиальной возможности использования электромагнитного поля в диапазоне СНЧ (сотни герц) в интересах создания линий связи с подводными объектами. Но только в середине 80-х годов был создан уникальный, мощный передающий комплекс средств, работающий в этом диапазоне частот, и внедрен ряд оригинальных технических решений в разрабатываемые средства, обеспечивающих связь с объектами, находящимися на больших глубинах погружения.

В настоящее время усложнились условия работы в академических институтах и учреждениях промышленности ввиду большой текучести кадров, смены поколений ученых и потери ряда академических организаций. Поэтому в сложившейся ситуации работа Научного совета и планирование фундаментальных работ в интересах ВМФ проводится с учетом условия сохранения при малых затратах научно-технического потенциала ученых и научных школ. С этой целью были приостановлены исследования в области нейтринных пучков и гравитационного поля, а остальные фундаментальные и поисковые исследования объединены в нескольких работах, в которых должны проводиться прежде всего теоретические исследования. Кроме того, ограничивается объем дорогостоящих экспериментальных работ. Исследования стали проводиться в двух направлениях: как создания нетрадиционных средств связи для ВМФ, так и для народного хозяйства.

В этом отношении наиболее показательны поисковые работы по изучению природы электромагнитных волн в диапазоне КНЧ, использование которых перспективно как для создания новых средств связи, так и для поиска полезных ископаемых и прогноза землетрясений. В результате появилась возможность создания нетрадиционных средств двойного применения, открылись перспективы расширения взаимодействия с различными отраслями народного хозяйства и даже появились условия для международного сотрудничества.

Следует отметить, что проведенные за последние десятилетия фундаментальные и поисковые исследования РАН в решении научно-технических проблем связи ВМФ позволили подойти к этапу технической разработки в промышленности нетрадиционных линий в диапазоне КНЧ, а также лазерных (оптических), сейсмических и гидроакустических линий связи.

Научному совету РАН совместно с Управлением связи ВМФ пока удается сохранить научно-технический потенциал в области исследования проблем связи, достигнутый за последние десятилетия ценой гигантских усилий отечественных ученых. Дальнейшая работа Научного совета РАН, а также проведение фундаментальных и поисковых исследований, в том числе и в интересах решения научно-технических проблем ВМФ, целиком будет зависеть от государственной поддержки фундаментальной науки в целом.