
潜入海中作战的潜艇,一旦潜入海中,往往几个小时、几天或几个月都不会浮出水面。潜艇是如何与其他船只和地面交流的,以及海上通信的历史和技术博客Hackaday介绍了这一点。
The Many Methods Of Communicating With Submarines | Hackaday
在第一次世界大战中,潜艇开始真正活跃在战场上。一旦潜艇潜入海洋,除非它们再次浮出水面,否则无法与基站和其他船只通信。 然而,由于当时的潜艇基本上是水上舰艇,潜水仅限于攻击和避免跟踪,因此在潜水过程中通的问题并不严重。

第二次世界大战期间,德国海军潜艇司令部司令卡尔·邓尼茨(德语:Karl Dönitz),设计了一群狼与多艘潜艇共同攻击敌人运输船队,潜艇也需要积极通信。然而,当时的潜艇使用短波与其他船只接触,需要浮出水面接触,通信内容可能被敌人检测到。
一种名为美国海军执行与德国类似的行动AN/BQC-1A通信设备,又称格特鲁德(Gertrude)潜艇可以在水下通信。

格特鲁德是业余无线电中常见的电池供电水下电话 SSB (Single Side Band — 单边带)通信方式。 已被雇用。 Gertrude能够以 24.26kHz 其他波呼叫声纳部署的其他船只的通信距离约为 4 到 5 公里,距离约 365 在米的范围内,可以 8.3375kHz 到 11.0875kHz 语音通信的频率。 然而,由于盐海水中的无线电波吸收率高于空气,容易发生信号衰减。
随着第二次世界大战的结束和核潜艇的出现,潜艇可以潜行数月,潜艇的作用已经从攻击敌方运输船的单位转变为能够从海上发射核导弹的单位。 因此,潜艇的隐身性比以往任何时候都更重要。
然而,从潜艇到陆地发送信号会暴露你的位置,很难在潜艇中配备足够的设备来发送大量数据。 因此,冷战期间的潜艇通信系统要求接收陆上发射站的战术命令,不损害隐身性。

3kHz 至 30kHz 超长波带 (VLF) 可以通信到 20 米深的水,但不够深,不能保证潜艇的隐身性。 然而,在3Hz至300Hz的超长波带(ELF)频率较低,可通信到120米深的足够深度。 因此,美国海军在1968年推动了一个名字Project Sanguine项目,计划在ELF建立通信系统。
但是,ELF 传输无线电波需要巨大的天线和高功率发射器。 因此,Project Sanguine该项目在威斯康星州北部近40%的州土中建造了一个800兆瓦高功率的巨型发射站。
发射机建于威斯康星州和密歇根州。 天线长约22至44公里,串在木杆上,如公用事业线,连接到深基岩的巨大接地棒。通电时,电流在接地棒之间流动,通过花岗岩基岩,产生巨大的磁场,产生极低的频率波。它基本上是一条由岩石制成的巨大环形天线。

然而,ELF反战团体和环境团体强烈反对与潜艇的通信系统,称其浪费预算和忽视电磁波对周围环境的影响。 此外,美国北部建造的巨型发射器可以向佛罗里达南部半岛外122米深的水下发送信息,但发送三字母的短密码需要15分钟。 此外,由于通信技术的进步,2004年关闭了以大型空中运输机为中转点进行低频通信的方法ELF通信系统。
水下通信技术随着现代化的发展而进一步发展。 在2020年6月Aqua-Fi发表论文《Aqua-Fi: Delivering Internet Underwater Using Wireless Optical Networks》中,提出了组建Aqua-Fi该系统使用现成的组件(包括树莓派),LED实现与水中激光的互联网无线连接。 阿卜杜拉国王科技大学的一个研究小组在实验中表示,他们使用防水智能手机和蓝色激光到绿色激光2.11Mbps成功拨打速度Skype电话。

Hackaday评论道:对此评论道:Aqua-Fi未来不太可能作为潜艇网络应用,但该系统不仅支持海上战争。 例如,创建太阳能浮子 Aqua-Fi 潜水员和遥控海洋探测器总是可以连接到互联网,并认为它们可以很好地应用于海洋生物学、地质学、自然保护、体育和娱乐。