竹幕之瞎子 卷二、永远的海豚号 章13.量子通讯与潜艇

13.量子通讯与潜艇‘竹幕’演训后,各参演指战员展开一场别开生面的战术大讨论。
其中,潜艇部队重点讨论命题,是通讯指挥技术。虽然潜艇部队战术成功,但与其他作战单位几无沟通联系。在信息化战争时代,数据链等灵活组网通讯手段这一技术背景下。潜艇,成为最后一种‘将在外,君命有所不受’的武器装备。
但潜艇,也是和平年代,最容易发生一线对抗的兵种。故而,解决之道迫在眉睫。且相关技术,放眼全球,也没有任何国家已经解决。
说明这项技术,任何国家有所突破,都将成为‘降维打击’的科技制高点。科学技术是第一生产力,也是第一威慑力。
对潜通讯最大难点,即海水作为潜艇天然伪装屏障,也隔绝了多数电磁波频谱。对此,人民海军潜艇部队流传了这样一句话——水能隐蔽潜艇,亦能隔离潜艇(神似谚语‘水能载舟亦能覆舟’意味)。潜艇在拥有最可靠伪装手段同时,不得不与友军隔离,难以接入战术网络。在网络中心战、信息战、制电磁权的时代,潜艇战略战术,甚至具有一定‘复古、怀旧’味道。除却各国军方的技术难点,汤姆·克兰西著作《红潮风暴》对这个现象也有生动表述——因通讯问题,导弹潜艇指挥官严重对立。
潜艇仅有的有效水下通讯手段,是潜艇间、潜艇与水面舰艇间,使用水听机(又称水下电话)进行。此设备就是一种通讯用的声呐。

水听机通讯距离较近、数据率较低。仅能实现电报电话水平,且通常仅能实现点对点通讯,不具备灵活组网功能。虽然现在通过编码机能,也能实现遥控无缆潜航器(侦查、假目标、反水雷用途)。潜艇部队联合工业部门,也在研发——无缆线导鱼雷项目(即用水听机操控,避免鱼雷与发射艇机动性受限),但能实现的操作功能较为有限。
而潜艇的远距离多单位多点通讯,有两种技术,长波电台及通讯浮标。这两种种通讯方式,必须上浮至接近水面才能实现。且长波电台仅能实现电报用途,通常用于把潜艇‘叫’到真正的通讯阵位,转换为通讯浮标等通讯手段。通讯浮标或升降桅杆,则会限制潜艇机动能力,多数情况下,又需要在海水透明深度进行(原理很简单,光波可视为更高频率、纳米级波长电磁波,故但凡电磁波能穿透的海水深度,通常可见光也有一定透明度)。常规潜艇,需要通气管深度或水面航行充电,电磁波方式的通讯问题尚不致命。但核潜艇,在可保持水下静默状态时,却要定时甚或定点上浮通讯,则严重破坏其隐蔽状态。
目前人类任何通讯手段,都属于对自然界‘波’的运用。各类电磁波,是其中最常见方式,包括光纤或激光通讯,也可囊括其中。电磁波的能量传输形态——电子振荡效应,却无法突破海水介质。所以潜艇无论水下搜索还是通讯,都转向声音,即‘机械波’的运用。生活中最为接近的,就是医院B超检查,通过声波在不同介质中反射率,发现病灶的原理。机械波与电磁波有共通特性——即频率越低波长越长,越障能力越强,但传播信息能力也即数据率越差。这也是长波电台能够对潜通讯的原理,同时也是数据率与越障能力相互矛盾之处。

所以,对潜通讯指挥,任何传统的,利用‘波’的方式,都将面临此类‘物理极限’矛盾。解决之道,唯有突破传统,航天探索领域正在发力的‘量子通讯’就进入潜艇部队的视野。
航天领域研发量子通讯,肇因深空探测,电磁波延时问题可能导致航天器失控。或失控前,难以遥感纠错。量子通讯可有效解决此问题。但是,能解决潜艇的问题吗?毕竟,在航天领域,也仅是实验阶段技术,人类对于其中关键尚不完全理解。
潜艇面临的环境,与航天器不同,对太空,仅有人类推断暗物质存在。而就仪器观测与测量中,太空即高真空,没有物质。如果用电磁波传输特性,类比量子纠缠现象(谓之‘量子纠缠波’)。则在太空,量子纠缠波不会遇到任何遮挡物,实现瞬态光年级别距离通讯毫无问题。但对潜艇,海水或海底地形,会否成为量子纠缠波的障碍呢?以及,量子纠缠波是类似激光的定向直线传播,还是类似长波地波的沿物体表面爬行呢?这些问题,都有待科研实验来分析验证。
总之,量子通讯,将成为潜艇通讯指挥的一种解决方案。但同理,若量子通讯是通过某种未知的‘波’实现功能,也意味着用相反的方法,潜艇在海水中将不再隐蔽。研发一种‘量子雷达’将使潜艇无所遁形。但是,量子雷达这种设想,按人类已知的量子纠缠现象,是无法实现的。

量子纠缠态,仅在成对量子间存在,仅实现点对点交互。而任何一种雷达原理,皆为扫描辐射到全方向,再接收其反射信号,实现定位、测距、测速等功能。人类或可实现激发量子态,但这枚量子,依旧只能接收到与其纠缠的量子回馈。这也是从原理角度判断,为何量子通讯能做到绝对性的保密、无干扰、无衰减。量子通讯是可见未来,最安全且无延时通讯手段。似乎也不受任何障碍物遮挡与干扰,除了潜艇,对隧道内等地下或地形遮挡的通讯,也必将成为极好的解决方案。但无法像电磁波声波等实现探测功能。
那么,量子通讯有已知缺点,或按其‘物理特性’推论存在缺点吗?
有,就是成也点对点,败也点对点。而且发送、接收方还不能转换变化。这跟能灵活组网诸如5G、WiFi相比,是极不灵活的,更遑论与军用数据链对比。
而要指挥一支海军潜艇舰队,这种通讯方式,显然缺憾极大。即每艘潜艇,难以掌握战场态势全景图,只能做到例如单艘驱逐舰与潜艇信息共享,在现代战争中局限甚大。解决办法也有,即在陆基定点通讯中心,所有潜艇的量子通讯机一侧终端部署于此,而每艘潜艇携带配对的另一侧终端。通过陆基通讯中心,将多艘潜艇连接到军用数据链。而潜艇传感器,也能将自身‘听到’的情况上传共享给友军。

这种潜艇部队通讯联络方式,也不算新颖,类似早期互联网的树状拓扑。早在二战,邓尼茨指挥U艇狼群也是类似方法——当多艘U艇发现盟军商船队时,通过与司令部通讯并进行无线电测向,多路三角定位运算商船队位置并估算航线,再指挥U艇狼群一拥而上,吃肉。
潜艇,一款经过近一个世纪进化的武器,因为隐蔽性缘故,早已完全摒弃U艇狼群的战术。却在通讯指挥环节,似乎要迎来‘战术复辟’。科技、历史、人文,真就如同一个‘圈’吗?循环往复发展!
尾声,潜艇部队战术大讨论,提出此一发展方向。工程上、成品上实现,还很遥远。潜艇部队暂只能立足于现有通讯手段,指挥调度兵力。好在,兔子已启动量子通讯这项科技,未来可期……
【究惑 / R】永远