出品：科普中国

制作：寒木钓萌

监制：中国科学院计算机网络信息中心

早期的潜艇，其水下航行远小于水面航行时间，此时，与潜艇的通讯难度不大。然而，自从拥有无限续航的核潜艇出现后，与潜艇的通讯就不是那么好解决了，核潜艇水下潜航数十个昼夜，茫茫大海，它们的精确位置不知晓，此时，如果需要它们发起攻击，又该如何指挥它们呢？

核潜艇的困境

战备值班时，若核潜艇三天两头浮出水面，那么，与核潜艇的联络将会很容易。可核潜艇若随意上浮，别说现在，就是在二战时，德国的潜艇就被盟国飞机上的雷达搞得不胜其烦，就像老鼠见了猫，损失惨重。目前，各大国的侦查卫星，以及各种电子侦查飞机是如此的先进，潜艇只要上浮，就会迅速被定位和发现。

所以，长时间潜航于深海，这才是核潜艇的核心战斗力所在，而十几天甚至一个月都不上浮，另一个棘手问题就会接踵而至——怎么去指挥调度它们？

用声波如何？

不到两千克的小炸弹，其爆炸声能传播4000多公里，这是我们了解到的一个事实。然而另一个事实是，海中地形复杂，在一些复杂海域，声波的传输会受到极大的限制。在哈尔滨工程大学的公开课上，时洁（博士生导师，副研究员）介绍了这么一个实验，在中沙和南沙群岛之间，炸弹声的传播距离为600公里左右，而在南沙一些复杂海底地形区，用同样的炸弹，其声音只能传播1到2公里。

用声波的另一个局限是，速度很慢，海水中，声波速度为每秒1500米左右，而地球周长4万多公里，如果我们与潜艇的通讯距离长达1万公里，则声信号需要接近两小时（111分钟）才能传到潜艇上。即使我们能忍受这种低速，另一个问题也难以解决，那就是声信号远距离传输后的严重失真。

声波不行，常规的无线电也靠不住，怎么办？用极端的无线电。

波长10万公里

电磁波速度即光速，约每秒30万公里，计算公式就是简单的波长乘以频率，根据波长的不同，电磁波的种类可分为伽马射线、X射线、紫外线、红外线、微波和无线电波。

如果有一种波，它的波长高达10万公里，那么根据光速，可知其频率只有3赫兹。这样的波叫做极长波，如果是从频率上来命名，它叫做极低频。

在电影《功夫》中，周星驰问邪神先生：沙包大的拳头见过没？！（动图）

在这里，我们也可以问：10万公里长的波见过没？

答案是，都没见过！地球半径才6371公里呀！

极长波的波长在1万公里至10万公里之间，相应地，其频率在30赫兹至3赫兹之间。

比极长波的波长更短一些的，叫超长波，其波长在1千公里到1万公里之间。

实践表明，波长越长的电磁波，其对海水的穿透性越强，比如超长波对海水的穿透性可达100米以上。

而极长波就更不用说了，它可以穿透到200米深的海水里。早些年，国外曾做过实验，一艘潜行于120米深的潜艇，利用300米长的拖拽天线，成功地接收到了来自4600公里外发送的信息。

潜艇收到极长波信号示意图。

对海水的穿透性不是超长波和极长波的唯一优点，实际上，它之所以被用作潜艇通讯，还有以下两个因素。

一是，这两种波的通讯距离非常远，而这主要是它们容易被大气层中电离层反射，从某地发射，向上碰到电离层时，可反射到数千公里远的海域。