第629章 解决通讯难题

  第629章 解决通讯难题
  接下来的半天时间中，弗吉尼亚号上的林源和科恩导演，孟涛等人，在紧急的修改拍摄计划。
  这个步骤必须要快，因为拍摄计划制作完毕以后，还要通知水面的拍摄船，做出相应的调整和拍摄准备。
  与此同时，弗吉尼亚号沿着n—17号航路，向着预定拍摄地点前进。
  而那只庞大的弓头鲸和独角鲸群，则在不远的后方悠哉的跟着弗吉尼亚号前进。
  这段时间中，林源也不时的出舱，和这些临时结交的动物朋友们沟通一番，并且增强对冰海环境的适应能力。
  不知不觉中，拍摄的准备工作已经逐渐成熟，即将进入拍摄阶段。
  此时，在弗吉尼亚号的餐厅内。
  “林源，我们这儿做好了拍摄准备，不知道拍摄船抵达了没有？”德普问道。
  林源还没回答，孟涛先翻了一个白眼回复道：“早就抵达了，科考船的水面航线比我们更笔直。已经在水面上等待着我们发出拍摄指令了。”
  “水面拍摄船是怎么过来的？不是说格陵兰岛的冰盖很厚吗？我听说格陵兰岛的冰盖平均厚度达到了1400米！”德普问道。
  孟涛用有种看弱智般的眼神，盯着德普，看得德普心里毛毛的。
  “都说你们美国人不学数理化，欠缺基本的科学常识，看来真不是假的。”孟涛说道。
  “没错，我们是不学那种费脑子的数理化，可这不代表你能侮辱我们的智商，我怎么没有常识了？”德普抗议道。
  “你不会认为格陵兰岛，是一个浮在水面上的大冰山吧？”孟涛问道。
  “不是吗？我看所有的地图和图片，格陵兰岛就是一个大冰盖啊。”德普理直气壮的说道。
  孟涛无奈的拍了一下脑门：“冰山一角听过吧？”
  “嗯，怎么了？”德普问道。
  “如果格陵兰岛的真是一座浮在水面上的大冰盖，平均厚度1400米，最深厚度2700米，那么岂不是至少有1000多米的冰块位于水下？这意味着水下一千多米航行，都有可能撞上冰盖的底部，你觉得这符合常识吗？”孟涛问道。
  德普：“……”
  缺脑子的德普终于意识到了不对，绝大多数潜艇都无法在水深超过500米的海域活动，因为巨大的水压会压爆潜艇的壳体。
  要真是水下1000米都是冰块了，那么格陵兰岛海域岂不是到处都能撞上冰？
  孟涛叹了一口气道：“格陵兰岛是一个像南极大陆一样，地壳高度伸出海底的陆地啊，只不过是这个陆地上盖满了冰雪，这就让你产生了格陵兰岛是一个浮在海面上的大冰块的误解了？”
  听到孟涛的回答，德普的脸羞得通红。
  这些年美国所谓的快乐教育，真是让他们连最基础的科学常识都已经缺失了，甚至是反智主义盛行。
  在学校头脑聪明的优等生反而会被贬低为书呆子，而那些头脑简单四肢发达的橄榄球队运动员，才是最受推崇，最被女生喜爱的类型。
  德普隐隐感到这么做是不对的，只有强壮的身体，但是却脑子空空，真的能够撑起这个社会吗？
  在德普的自我认知中，他已经在自己的童年伙伴中算是聪明的人了。可是都是像他这样的人，恐怕是支撑不起这个国家的。
  德普问道：“那我们所处的位置？头顶上的冰盖？”
  孟涛说道：“我们现在位于格陵兰岛西北方向的海域，我们是沿着巴芬湾一路北上的。
  坐标大约是北纬86度41分，西经64度21分，头顶上漂浮的冰盖层平均厚度在5米左右。”
  担心德普还是不太懂，孟涛又补充了一句：“哪怕在北极圈海域中，5米的冰层厚度也是最厚的水平。这对于我们和水面的通讯，造成了不小的干扰，接下去的拍摄过程并不会顺利。
  其中通讯就是最大的难题，哪怕头顶上那艘拍摄船，也是大西洋舰队派出的军用船只，可是依旧会有相当大的麻烦。”
  “通讯难题？”德普不解的问道：“潜艇和水面通讯很难吗？”
  孟涛叹了口气说道：“让林源来解释吧，他的脾气比我好，耐心也比较充足，我已经快要按捺不住我的拳头了。”
  听到关系到通讯，科恩导演也立刻发问道：“通讯很难吗？那我们到时怎么进行和水面上的通讯，来协调拍摄工作？
  总不能水下我们演的热火朝天，可水面上的拍摄船却做不出任何的配合，那岂不是白费力气了？”
  了解到这个状况，显然科恩导演也有些着急了。
  好在林源和孟涛早就做好了相关的准备，孟涛向林源点点头，示意林源来回答这个问题。
  如果只是简单的科普介绍，林源可能并不想多费口舌。
  但这件事确实涉及到接下来的拍摄工作，乃至于万一潜艇出现什么意外想要自救时，对外通讯都是重中之重。
  确实有必要让不太了解的德普和科恩导演了解清楚。
  于是林源笑着说道：“我们人类的长距离无线通讯方式，主要是依靠电磁波，这个基础概念你有吧？”
  科恩导演和德普点点头，电磁波他还是懂的。
  林源继续说道：“电磁波在水中的传输能力很弱，非常的弱。”
  “有多弱？”德普问道。
  “50。”
  “50米？”
  “50厘米。”
  “……”
  50厘米？
  简直离了个大谱！
  50厘米的距离，还没有一条腿长？
  这点距离能够干什么？
  德普和科恩导演彻底无语了。
  林源说道：“没办法，常用频段的通讯电磁波，在水下甚至传不出50厘米远，因此潜艇想要和外界通讯一直是个难题。”
  “为什么？”德普立刻问道。
  在他的认知中，电磁波可以轻易的跨越几千上万公里，为什么在水下短短1米的距离都无法跨越？
  “水在含有杂质的时候，是一种导体。因此对于电磁波的衰减作用极强，尤其是含盐量极高的海水，导电率大大的高于普通的纯净水。”林源解释道。
  “源神，你真的比孟涛耐心的多！这个道理被你说的深入浅出，连我这种没怎么学习理科知识的人都能听懂，要是孟涛来说，我肯定是一头雾水。”德普还不忘吐槽了一下孟涛，两人果然是好基友。
  科恩导演也点头表示明白，但他也提出了担忧：“既然电磁波的水下传输这么难，那有什么解决办法？”
  “长波通讯。”林源说道。
  “长波通讯？”德普再次暴露了无知。
  “无线电波的波长越长，也就是频率越低时，在水中的衰减也就越小。”林源说道：“因此根据这个原理，各军事强国都建设了属于自己的长波电台。”
  说出这句话的时候，林源想起了当初东方大国和自己的老大哥决裂，其中一个因素就是老大哥提出了要建设长波电台。
  这种对于全球海军部署，特别是战略核潜艇通讯指挥链具有重大价值的军事设备，影响实在是太大了。
  “那就好了，有了长波通讯，我们就能顺畅的和水面拍摄船通讯了？”科恩导演最关注的始终是这一点。
  林源摇摇头：“很遗憾，长波通讯也有两大缺点。”
  “第一点能发送的信息相当有限。”林源说道。
  “多有限？”科恩导演问道。
  林源耐心解释道：“世界上最主要的长波电台，使用的主要频段被称为‘甚低频’，在军用领域常用的频率是2000hz左右的频段，使用msk最小频移监控方式来发送。”
  科恩导演：“……”
  德普：“……”
  两人表示听不懂，林源也不想解释，而是换了一个方式表述：
  “带宽在300bps左右。”
  科恩导演：“……”
  德普：“……”
  于是林源继续更换表述方式：“每秒37.5字节。”
  科恩导演：“……”
  德普：“……”
  林源表示很无奈，美国的基础教育到底是有多差，不是互联网科技强国吗？
  现在已经是互联网时代了，没少上网吧？
  竟然连每秒37.5字节意味着什么都听不懂吗？
  他还没解释，说这37.5字节传输的只是明文。
  而实际上甚低频通讯，是一种广播状态的通讯方式，所有发送的信息不仅己方能接受到，敌方同样也能收到。
  因此信息是必须加密的，再加上收件人，文件头，验证信息等占用通讯字节，最终能够传输的有效信息更是进一步被压缩了。
  看到科恩导演和德普是真的听不懂。
  林源只能继续降低难度：“实际的通讯效率，也就是每分钟一条短信的水平。”
  此刻还不是移动互联网时代，没有facebook，微信，twitter等社交软件，大家除了打电话之外，主要就是发短信。当林源用发短信来举例的时候，科恩导演和德普立刻听懂了。
  只是每分钟只能发送一条短信？
  这通讯效率也太低了吧？
  这让科恩导演不禁感到忧虑起来。
  但是他还是继续听林源往下说，因为长波通讯的缺点可不仅仅只有通讯效率低这一点，还有另外一点林源没说。
  “第二个缺点就是长波通讯的波长很长，所以想要发射长波无线电的话，天线尺寸会非常的大。”林源说道。
  “有多大？”科恩导演立刻问道。
  林源说道：“你们可能没有见过长波电台长什么样，我给你们描述一下。每个长波电台，都是由一根400米高左右的核心信号发射塔，配套上周边12座矮一些的发射塔组成。
  这些发射塔的呈现六角形节点排列，之间用天线相连。从正上方看下去，像是一个雨伞的伞骨，因此也被称为是‘伞状天线’。
  一组伞状天线的跨度，可以达到2000米。
  这样巨大的长波电台工作时，发射功率可以达到1~2百万瓦之间。”
  林源害怕科恩导演和德普听不懂这种功率意味着什么，又补充了一句：“我们日常生活中使用的对讲机，功率大约是0.5瓦。”
  对于科恩导演来说，对讲机简直是再熟悉不过的设备了。
  哪个片场，哪个导演在拍摄电影时不使用呢？
  如果说在片场内，几十米甚至几百米范围内通讯都相当顺畅的对讲机，仅仅只有0.5瓦的发射功率。
  那么200万瓦的长波电台，简直就是恐怖如斯！
  可是林源的下一句话，就打消了科恩导演和孟涛的所有期待：
  “哪怕是占地面积如此巨大，功率如此强悍的长波电台，如果向1万公里外的潜艇发射长波信号，也只能够穿越20米左右的水深。”
  科恩导演：“……”
  德普：“……”
  听到这里，科恩导演已经彻底绝望了。
  以前他大约隐隐约约的知道一点潜艇通讯难，但是也没想到竟然这么难！
  首先是通讯的信息量极为有限，每一分钟仅仅只有一条短信的通讯量。
  其次是长波电台的尺寸如此巨大，意味着不可能塞进潜艇之中，这世上绝没有能够塞进高400米，宽2000米天线阵列的潜艇。
  这使得长波通讯只能是单向的，也就是陆地指挥所可以向潜艇发出指令，而潜艇无法回复命令。
  最后一点，则是都已经承担了上述两个巨大代价之后，长波通讯依旧只能抵达水下20米左右的深度。
  哪怕距离近一点，也不会超过30米的深度。
  而弗吉尼亚号这次的拍摄深度是水下200米！
  这样水面发送的型号根本就无法传达，甚至连单向通讯都做不到。
  现在科恩导演终于明白，为什么很多潜艇在出事故之后，根本没法发出求救信号。
  甚至海军指挥部，都不知道出事故的潜艇到底位于哪里，又是什么时候出的意外。
  只能在连续错过好几次约定好的通讯时间点后，才意识到潜艇可能是出事了，立刻组织救援和搜寻工作。
  不得不说，潜艇真是太难了。
  难怪潜艇官兵会感到心里压抑，因为一旦出了事，就很难获得救援，大概率会在绝望的等待中死去。
  潜艇的最大优势就是水下的隐蔽性，而这种隐蔽性显然是一柄双刃剑，也会给潜艇官兵带来巨大的风险和心理压力。
  一想到此时自己就位于潜艇之中，科恩导演和德普立刻感到心中一阵发毛。
  “你们既然知道了这么多的弊端，还敢于坚持执行这个拍摄计划，那就一定有应对之策吧？”科恩导演问道。
  “极低频和长波通讯浮漂结合。”林源说道。
  “极低频和长波通讯浮漂结合？”*2
  科恩导演：(一`一;)
  德普：(▔皿▔)
  虽然两人都听不懂，但是听到有解决方案以后，科恩导演显然振奋起来。
  而一头雾水的德普，则是感到头痛欲裂。
  该死的理科世界！为什么要有这种让人完全听不懂的东西存在？
  林源继续解释道：“所谓的极低频，就是频段在80hz左右的超长波。”
  这下连德普都懂了，刚才林源已经说过了，想要增加无线电磁波在水下的传输距离，唯一的方式就是降低频率提高波长。
  而2000hz的甚低频，在水下传输距离虽然比50厘米长，但是20米依旧不够用。
  于是进一步把频率降低到80hz，那么水下穿透距离必然会大幅度提升。
  “可是使用极低频，会导致带宽进一步减少，以及发射天线进一步增大吧？”德普举手提问道。
  他的神色满是得意，为了自己的聪明沾沾自喜。
  刚才林源已经很详细的解释过了，无线电信号的频率越高，能够承载的信息量就越大。
  那么极低频的频率，比甚低频都大幅度降低了，那么承载的信息量恐怕要低的可怕。
  另外一点，就是林源也说过了，想要发射长波信号，就需要非常大的天线。
  伞状天线都要占地超过方圆2公里了，那么极低频电台，占地面积更是无法想象。
  对于德普的体温，林源还没有回答，孟涛先一步很诧异的说道：“行啊德普，没想到你的脑子一点都不笨。谁说你们美国人就学不懂理科知识呢？看来只是国家没有给你们创造这种条件罢了。”
  孟涛在无意中，戳到了事情的真相。
  所谓的美国快乐教育，本质就是国家不愿意在教育上投入大量的资源，去培育本国人才。
  毕竟搞理科教育，需要大量的仪器设备，也需要比文科教育更专业的老师，费的教育成本显然更加高昂。
  哪有比让学生学学文学艺术这样的快乐教育，更加节省教育经费的？
  至于需要的理工人才怎么办？
  哈哈，给两个东方大国，还有东亚的那些卷王国家发绿卡不就好了？
  有多少东方大国top2学校的毕业生来到美国？甚至都能在硅谷开同班同学会了。
  注意，是同班同学会，不是同校会！
  直接收割别国培养出来的理工科人才，不仅美国不需要承担人才培养的成本，还能挖走对手的人才，削弱对手崛起的可能性。
  简直是赢两次，赢麻了！
  不得不说，资本至上的国家，永远就是把利益和投入产出比看在第一位。
  至于那些被抛弃了的底层民众，有谁在乎呢？
  如果将来他们抱怨没有工作，岗位被抢走了，还可以反手给他们扣上一顶帽子：
  谁让你们好吃懒做，畏惧困难不学习理工科知识？
  最让你们只知道打球约会，推崇体育明星？
  也不是不给你们好的工作机会，只是这些技术岗位，你们干的来吗？
  显然，美国人也不是真的就不合适学习理工科知识，否则当年也不会一度引领科技进步。
  只不过是资本从自身利益出发，放弃了耗费大量成本，在本国培养人才的路线罢了。
  德普虽然脑袋空空，但其实真的弱智，好好教育一下，也是能变成一个蠢货的！
  孟涛是这么想的。
  林源用鼓励的语气说道：“德普，你说的非常正确，没想到你能轻易的举一反三。”
  听到林源的夸奖，德普也是挺直了腰杆，面上满是神气的表情。
  林源说道：“在位于北美腹地的威斯康星州，有一个横跨200公里范围的超大型极低频信号发射阵列，可以实现全球通讯，向无论处于世界各地的水下的潜艇发送指令。”
  “多少？”德普惊讶的问道。
  200公里？
  “我们的国家有能力建设这么大型的工程？我怎么不知道？”德普问道。
  在他的印象中，他的国家可是修一条高速公路，十年都修不好，了几十亿美元还烂尾的工程苦手。
  竟然有能力建设横跨200公里的巨大信号发射阵列？
  “二三十年前有这种能力，现在已经没有了。”林源没有深挖这个问题，而是继续说道：
  “你说的带宽很低的问题，也确实是存在的。使用极低频通讯，哪怕是最优编码情况下，通讯效率也不到1bps。”
  林源已经算到了科恩导演和德普听不懂，进一步解释道：“换算过来，也就是大约每15分钟，能够发送3个字母。”
  科恩导演：“……”
  德普：“……”
  今天科恩导演和德普已经不知多少次表达无语了。
  林源笑着说道：“别小看每15分钟发送的三个字母，已经可以根据事先约定的密码本，发送一个指令，比如说z代表通讯指令。
  而在水下接受到通讯指令的弗吉尼亚号，就可以立刻放出一个带有浮漂的长波通讯器。
  浮漂会带着这个有线的长波通讯器，浮到水下20米左右的位置，就可以接受‘甚低频’的长波通讯信号了。”
  听到林源解释以后，科恩导演和德普终于明白过来。
  不得不说，面对深海潜航的通讯难题，工程师们付出了无数的艰辛尝试，终于还是找出了解决方案。
  这种充满了科学美感的解决问题方式，让科恩导演和德普感到了一种异样的震撼：
  原来理工科知识，也并非那么的枯燥乏味，相反可以非常有趣，甚至让人充满成就感的。
  此时，一个念头闪过他们的脑海：
  不对啊！
  林源你是一个在美国教育体系成长起来的华裔，你为什么会懂这些？
  快说，你是不是偷偷开挂了！
  (本章完)