Механические антенны помогут водолазам обмениваться сообщениями

Агентство перспективных оборонных разработок Пентагона приступило к созданию новых компактных систем связи, которые позволят водолазам обмениваться информацией друг с другом и подводными лодками, а людям, находящимся в шахтах под землей — держать связь с поверхностью. Согласно пресс-релизу DARPA, новая радиосвязь позволит обмениваться как текстовыми, так и голосовыми сообщениями, причем обмен информацией под водой будет происходить гораздо быстрее, чем это возможно сегодня.

В настоящее время радиосвязь под водой или с подземными объектами практически невозможна. Дело в том, что радиоволны большей части диапазона не способны проникать глубоко под землю или соленую воду. И земля, содержащая в себе металлические частицы, и соленая вода являются проводящими материалами, а значит попадающие в них радиоволны подвержены скин-эффекту — чем глубже электромагнитное излучение проникает в проводник, тем меньше становится его амплитуда.

По этой причине аквалангисты и водолазы под водой используют для связи специальные гидроакустические приемо-передатчики, которые передают сообщения в виде модулированных звуковых сигналов на расстояние не более тысячи метров при условии прямой видимости. Качество и дальность передачи в таких устройствах определяются многими факторами, включая температурную неоднородность воды, плотность и течение. По этой причине все водолазы обязательно дублируют сообщения жестами.

Для связи с подводными лодками используются радиоволны крайне низких (3-30 герц с длиной волны от ста до десяти тысяч километров) и сверхнизких частот (30-300 герц с длиной волны от десяти тысяч до тысячи километров). Передатчики таких сигналов имеют очень высокие антенны и занимают много места. Например, станция связи ВМС США в Катлере в штате Мэн занимает восемь квадратных километров и имеет 26 антенн высотой 305 метров каждая.

Сигналы станций связи с подводными лодками могут проникать под воду на глубину до 40-50 метров. При этом скорость передачи информации крайне низка — до 300 бит в секунду. Для связи с подземными объектами используются радиопередатчики, работающие в диапазоне двух-восьми килогерц. Такие системы позволяют обмениваться информацией на глубине до 200 метров (дальность в значительной степени зависит от состава горной породы).

Новый проект компактных систем связи получил название AMEBA (A Mechanically Based Antenna, антенна на механическом принципе). Новые системы связи будут работать в двух диапазонах — ультра низких частот (300 герц — 3 килогерца) и очень низких частот (3-30 килогерц). Разработчики полагают, что новые системы связи позволят водолазам и шахтерам поддерживать надежный обмен информацией друг с другом и с земной поверхностью.

Для передачи сигналов планируется использовать специальные механические антенны. Их разработка уже ведется. Предполагается, что в таких антеннах будут использоваться магниты или специальные диэлектрики — электреты. Во время передачи эти элементы с необходимой частотой будут двигаться друг относительно друга, что будет приводить к возникновению электромагнитной индукции и переменного электромагнитного поля. Другие подробности проекта пока неизвестны. Масштабные исследовательские работы по проекту начнутся в 2017 году.

Между тем, в мае текущего года DARPA запустило проект разработки альтернативной системы определения местоположения, которую военные смогут использовать в случае, если спутниковая навигация не будет доступна. В рамках проекта планируется разработать несколько типов устройств, которые будут определять местоположение техники методом триангуляции с использованием сигналов станций связи с подводными лодками.

Местоположение станций связи ВМС США известно с высокой точностью. Синхронизационные данные для коррекции времени планируется брать из сигналов станций. В перспективных системах позиционирования местоположение техники будет определяться на основании данных, полученных методом триангуляции, и информации систем инерциальной навигации. По оценке военных, в этом случае точность будет хуже, чем при использовании GPS, но значительно лучше, чем при использовании только инерциальной навигации.

Василий Сычёв