竊聽水底的空管聽聲器 在現代海戰中，潛水艇越來越顯示出它的威懾力量。但潛水艇也遇到一個很大的難題，即如何有效地進行水下通信問題。于是，水下“無線電話”一時成了科學家的研究熱門。 水下通信技術的發展史可以追溯到很久以前。今天，我們仍可在意大利著名藝術家達？芬奇（公元1490年）的筆記本中找到這樣一段話：“將一根長管的封閉端插進水里，把開口端放在耳朵旁，可以聽到遠處船行駛的響聲。”可以說，這是較早的研究水下通信的文字資料。后來科學家又得出進一步的結論：水的密度比空氣大得多，聲音可以在水中迅速傳播，在海水中的聲速為5500千米／小時。據此計算，從太平洋一側發出的一個聲信號，經過4小時就能到達另一側。此外，海水的鹽分越多，深度越深，聲音傳播速度也越快。在深度為1萬米的深海底，聲在水中的傳播速度可達6000千米／小時。 利用聲音在水中傳播速度快的特點，科學家們為早期的潛水艇設計了一種“空氣管式”的聽音設備。這種聽音設備類似于醫生會診用的聽診器。

1為空心管道，內部是空氣；

2為空心橡皮球，安裝在空氣管兩端；

3為垂直空氣管，一端與1和2相聯接，另一端穿過潛艇甲板，插入艇內；

4是聽音筒，與垂直氣管相連接；

5是調節手柄，可以左右轉動。當潛水艇潛入水中時，將聽音設備的聽筒掛在耳朵上，如遇到附近有船只行駛時，螺旋槳撥動水而發出的聲波傳到空心球處，使球壁發生振動，空心管內的空氣柱也發生振動，潛艇內的人員就可從聽筒聽到聲響。轉動調節器，根據兩耳聲音的強弱變化程度，就可憑經驗確定附近船只的方位。以后又發展到由許多空氣管組成的聲波接收器。這種裝置的特點是可以在水下相互進行通信，一方發出表示信號的響聲，另一方可接收到并進行“對話”。當然，這樣很容易暴露潛艇的位置，不利于保密和安全，很快就被淘汰了。

易收難發的無線電通信 無線電通信出現后，給潛艇通信提出了新問題。當潛水艇浮在水面時，可以利用各種無線電通信方式。但當潛入水下時，因為通常使用的無線電波很難穿透到水下，大部分被水體反射回空氣中，小部分進入水中也很快被水吸收掉，潛艇無法利用當時的無線電裝置與外界聯系。研究發現，電波的頻率越高（即波長越短），越容易被水體吸收。為解決潛艇水下通信問題，科學家們采用了頻率很低的超長波進行試驗，波長范圍在5000—20000米之間的電波，向海面發射時，可穿透20米左右的水深。為了建立超長波信號發射臺，需要建立高達300米的天線，顯然，在潛水艇上是不可能安裝如此高大的天線的，這就決定了當時的潛水艇只能接收超長波信號而不能在水下發射信號的命運。

為了接收超長波信號，潛艇甲板上裝有邊長約1米的方框形天線。進入水里的電磁波穿過天線框時，框內會產生隨信號變化的感應電勢，微弱的感應電流經放大和解調處理后就可再現原來的信號。為了適應戰爭環境的需要，潛艇應該能主動地與指揮部取得聯系，為此，設計出了一種裝有特殊的可快速升降的桅桿，普通的短波發射天線固定在這種桅桿的頂部。潛艇向地面指揮部發射信號時，首先升到離水面只有7--10米處，然后將裝有天線的桅桿往上升，直到天線露出水面，迅速地發完全部信息。完成發射后，立即收桿，潛艇全速下沉轉移。

舊式的潛艇為了觀察周圍有無敵情，先要伸出潛望鏡，而現代化的潛艇裝有先進的可升降的潛艇雷達，它升出水面后能快速掃視四周，迅速、準確地探測四周的動靜，同時向陸地發送短波信號，或可用波長極短的超高頻電波直接與空中的衛星聯系。衛星通信天線也安裝在可升降桅桿的頂部。

現代最新型的潛艇還配備有彈射式呼救器，遇到緊急情況時，潛艇可從水下將呼救器彈出水面。呼救器到了水面會自動地連續發出無線電波，向衛星或周圍呼救。

穿透深海的極長波通信 超長波通信雖然可使潛艇在離海面20米以內的水下接收信號，但此深度對現代海戰中的潛艇，特別是核潛艇來說很不安全，這就迫使科學家們尋找一種真正稱得上深水通信的有效手段。

根據無線電波穿透海水的理論推算，波長越長，越易穿透海水，因而科學家決定采用比超長波更長的電波進行試驗。美國海軍部科研中心采用波長為300千米的極長波進行試驗。當然，為了發射這種極長波電訊，天線也將成百倍地增長，竟達100多千米。這樣長的天線只有鋪設在地面上，并應選擇電導率較低的巖層地區。美國的一個海軍試驗場東西、南北方向交錯地鋪設著20根這樣長的發射天線，每根相距1千米。用這樣的方法可將電波發射到海面下200米左右的深度。由于極低頻的頻率極低（約76赫），相應地它們所攜帶的信息變化也很慢，傳送三個字碼約需半小時。不過，對于長期隱蔽在深水下的核潛艇來說，這種通信方法仍非常必要。此外，科學家們已找到了巧妙的字母組合方法，按照不同的排列組合，組成三個字母群。可編制特殊的電文。

極低頻通信非常穩定，幾乎不受外界干擾，即使遇到核爆炸，也有高度的抗干擾能力。潛艇在水下快速前進時同樣能順利地接收極低頻信號。美國海軍在一次試驗中，向表面被10米厚冰層覆蓋的北冰洋發射極低頻信號，電波經冰層，直達120米深的水下，正在那里以20海里時速行駛的潛艇及時接收到了各種指示。極低頻通信雖然解決了向深海潛艇發送電信號的問題，但仍然不能進行雙向通信。

貫穿海空的藍光通信 宇航員從航天飛機上看地球是蔚藍色的，這是因為地球表面約71％被水體所覆蓋。蔚藍色的大海確實與藍綠色特別有緣，其它紅、黃、橙、紫色的光線只能進入海洋的表層。從潛水員攝得的水下照片中可以證明，在3米深度以下的水里，什么東西都成了藍綠色，只有在3米以上的表層水里，尚殘留一些其他顏色的光，才能攝得多種色彩的景物。這是因為海水具有濾色作用，陽光中的紅色光一進入海水幾乎全被吸收了。科學實驗證明，波長為490毫微米的藍綠光最易穿透海水，不過由于水溫與含鹽量的不同，適于進入海水的藍綠光的波長也有所不同，如在沿海一帶是510—550毫微米波長的光穿透深度最大，而在大西洋水溫較低的區域則為470--500毫微米波長的光。

現在要得到單一波長的純色光或波長可調節的藍綠光可采用激光發生器，在外界能量的激勵下，它能發單一波長的激光。藍、綠色激光不僅能有效地穿透海水，也能有效地穿過空氣，與其他單色光相比，不易被空氣中的水珠或云、霧吸收，它的這種通天入海的奇特本領引起了研究潛艇通信的科學家的重視。試驗中，飛機從12千米高空向海面發射一束藍綠之光，結果一路暢通無阻，直達位于海面下300米深處的“海豚”號潛艇。潛艇也以相同的方式向飛機發送了信息，終于實現了水下與空中和地面進行雙向通信的愿望。

現代水下聲納通信隨著現代化的潛艇通信技術迅速發展的同時，人們并沒有拋棄早期的水聲通信方法，特別是超聲波技術的發展，使水下聲納通信技術進入了“柳暗花明又一村”的黃金時代。實驗表明，超聲波在水中不僅有很好的傳播性能，而且不為人耳所察覺，具有較好的方向性，非常適合潛水艇與潛水艇之間的相互通信。這種超聲波通信系統由超聲波發生器、聲調制器和超聲接收器、發射器等組成。其工作原理是，將接收到的超聲信號送入聲電轉換器，可得到按信號變化的電流，推動揚聲器就可聽到話音。

隨著水下通信技術的不斷完善，現代潛艇上裝備了多種形式的通信設備，以便根據需要，隨時選擇最合適的通信方式，與水下己方的其他潛艇、地面指揮部或空中的飛機、衛星等取得聯系。