Чому не можна використовувати стільниковий телефон у підводному човні: Фізика підводного зв’язку

1

Чи ви чуєте мене зараз? – Це класична маркетингова фраза, але спробуйте вимовити її в підводному човні. Відповідь буде негативною. Стільникові телефони просто не працюють під водою, і фізика цієї відмови сувора.

Стільникові мережі використовують високочастотні радіохвилі, які зазвичай працюють на частотах близько 800 або 1900 мегагерц у Сполучених Штатах. Ці сигнали розповсюджуються по прямій лінії, що робить їх ідеальними для зв’язку в межах прямої видимості. Вони також дуже тендітні. При зустрічі із солоною морською водою вони швидко згасають. Вода майже миттєво поглинає енергію. Передача сигналів 4G або 5G через корпус човна неможлива. Тим більше, вони не можуть поширюватися на сотні футів океану.

Навіть якщо ви виберетеся на поверхню, вам все одно не пощастить, якщо ви не опинитеся дуже близько до суші. Мобільна інфраструктура побудована навколо щільної мережі базових станцій або вишок стільникового зв’язку. Теоретичний радіус дії сигналу стільникового телефону може досягати 45 миль (72 кілометрів), але цей радіус крихкий. Насправді надійний прийом зазвичай погіршується вже за кілька кілометрів. Якщо підводний човен хоче передати сигнал, він повинен бути близько до узбережжя, щоб його прийняти.

Існує ще одне, найважливіше обмеження: виявлення. Підводні човни спроектовані так, щоб залишатися непомітними. Зазвичай вони працюють на глибинах від 200 до 330 футів (від 60 до 100 метрів), щоб уникнути виявлення сонарів та інших засобів. На такій глибині океан стає щитом проти звичайних радіохвиль.

Протягом десятиліть єдиним способом зв’язку з підводними суднами було використання радіохвиль дуже низької частоти (VLF). Ці сигнали працюють на частотах від 300 Гц до 30 кГц. Їх достатньо потужності, щоб проникати в морську воду та поширюватися на великі відстані. Але вони мають і суттєві компроміси. Пропускна спроможність вкрай мала. Швидкість передачі може варіюватися від сотень біт за секунду до кількох біт за хвилину. Надсилати електронну пошту неможливо. Тим паче транслювати відео. Ви надсилаєте дуже коротке закодоване повідомлення.

Для прийому цих сигналів підводні човни повинні буксирувати масивні антенні кабелі. Також може знадобитися уповільнення та зниження швидкості руху для підтримки з’єднання. Це громіздкий, трудомісткий та вразливий спосіб підтримки зв’язку.

ВМС США постійно шукають найкращі варіанти. Випробовуються нові технології, такі як малі комунікаційні буї. Ці пристрої можна скидати з поверхні та встановлювати зв’язок із військовими супутниками, не використовуючи безпосередньо підводні радіохвилі. Також ведуться дослідження в галузі квантового розподілу ключів, які використовують принципи квантової механіки для створення захищеного каналу зв’язку з підводними човнами. Це високотехнологічне вирішення давньої проблеми.

Океан залишається глушником. Поки що глибини залишаються тихими.