第629章 解決通訊難題

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  第629章 解決通訊難題

  接下來的半天時間中,維吉尼亞號上的林源和科恩導演,孟濤等人,在緊急的修改拍攝計劃。

  這個步驟必須要快,因為拍攝計劃製作完畢以後,還要通知水面的拍攝船,做出相應的調整和拍攝準備。

  與此同時,維吉尼亞號沿著N—17號航路,向著預定拍攝地點前進。

  而那隻龐大的弓頭鯨和獨角鯨群,則在不遠的後方悠哉的跟著維吉尼亞號前進。

  這段時間中,林源也不時的出艙,和這些臨時結交的動物朋友們溝通一番,並且增強對冰海環境的適應能力。

  不知不覺中,拍攝的準備工作已經逐漸成熟,即將進入拍攝階段。

  此時,在維吉尼亞號的餐廳內。

  「林源,我們這兒做好了拍攝準備,不知道拍攝船抵達了沒有?」德普問道。

  林源還沒回答,孟濤先翻了一個白眼回復道:「早就抵達了,科考船的水面航線比我們更筆直。已經在水面上等待著我們發出拍攝指令了。」

  「水面拍攝船是怎麼過來的?不是說格陵蘭島的冰蓋很厚嗎?我聽說格陵蘭島的冰蓋平均厚度達到了1400米!」德普問道。

  孟濤用有種看弱智般的眼神,盯著德普,看得德普心裡毛毛的。

  「都說你們美國人不學數理化,欠缺基本的科學常識,看來真不是假的。」孟濤說道。

  「沒錯,我們是不學那種費腦子的數理化,可這不代表你能侮辱我們的智商,我怎麼沒有常識了?」德普抗議道。

  「你不會認為格陵蘭島,是一個浮在水面上的大冰山吧?」孟濤問道。

  「不是嗎?我看所有的地圖和圖片,格陵蘭島就是一個大冰蓋啊。」德普理直氣壯的說道。

  孟濤無奈的拍了一下腦門:「冰山一角聽過吧?」

  「嗯,怎麼了?」德普問道。

  「如果格陵蘭島的真是一座浮在水面上的大冰蓋,平均厚度1400米,最深厚度2700米,那麼豈不是至少有1000多米的冰塊位於水下?這意味著水下一千多米航行,都有可能撞上冰蓋的底部,你覺得這符合常識嗎?」孟濤問道。

  德普:「……」

  缺腦子的德普終於意識到了不對,絕大多數潛艇都無法在水深超過500米的海域活動,因為巨大的水壓會壓爆潛艇的殼體。

  要真是水下1000米都是冰塊了,那麼格陵蘭島海域豈不是到處都能撞上冰?

  孟濤嘆了一口氣道:「格陵蘭島是一個像南極大陸一樣,地殼高度伸出海底的陸地啊,只不過是這個陸地上蓋滿了冰雪,這就讓你產生了格陵蘭島是一個浮在海面上的大冰塊的誤解了?」

  聽到孟濤的回答,德普的臉羞得通紅。

  這些年美國所謂的快樂教育,真是讓他們連最基礎的科學常識都已經缺失了,甚至是反智主義盛行。

  在學校頭腦聰明的優等生反而會被貶低為書呆子,而那些頭腦簡單四肢發達的橄欖球隊運動員,才是最受推崇,最被女生喜愛的類型。

  德普隱隱感到這麼做是不對的,只有強壯的身體,但是卻腦子空空,真的能夠撐起這個社會嗎?

  在德普的自我認知中,他已經在自己的童年夥伴中算是聰明的人了。可是都是像他這樣的人,恐怕是支撐不起這個國家的。

  德普問道:「那我們所處的位置?頭頂上的冰蓋?」

  孟濤說道:「我們現在位于格陵蘭島西北方向的海域,我們是沿著巴芬灣一路北上的。

  坐標大約是北緯86度41分,西經64度21分,頭頂上漂浮的冰蓋層平均厚度在5米左右。」

  擔心德普還是不太懂,孟濤又補充了一句:「哪怕在北極圈海域中,5米的冰層厚度也是最厚的水平。這對於我們和水面的通訊,造成了不小的干擾,接下去的拍攝過程並不會順利。

  其中通訊就是最大的難題,哪怕頭頂上那艘拍攝船,也是大西洋艦隊派出的軍用船隻,可是依舊會有相當大的麻煩。」

  「通訊難題?」德普不解的問道:「潛艇和水面通訊很難嗎?」

  孟濤嘆了口氣說道:「讓林源來解釋吧,他的脾氣比我好,耐心也比較充足,我已經快要按捺不住我的拳頭了。」

  聽到關係到通訊,科恩導演也立刻發問道:「通訊很難嗎?那我們到時怎麼進行和水面上的通訊,來協調拍攝工作?

  總不能水下我們演的熱火朝天,可水面上的拍攝船卻做不出任何的配合,那豈不是白費力氣了?」

  了解到這個狀況,顯然科恩導演也有些著急了。

  好在林源和孟濤早就做好了相關的準備,孟濤向林源點點頭,示意林源來回答這個問題。

  如果只是簡單的科普介紹,林源可能並不想多費口舌。

  但這件事確實涉及到接下來的拍攝工作,乃至於萬一潛艇出現什麼意外想要自救時,對外通訊都是重中之重。

  確實有必要讓不太了解的德普和科恩導演了解清楚。

  於是林源笑著說道:「我們人類的長距離無線通訊方式,主要是依靠電磁波,這個基礎概念你有吧?」

  科恩導演和德普點點頭,電磁波他還是懂的。

  林源繼續說道:「電磁波在水中的傳輸能力很弱,非常的弱。」

  「有多弱?」德普問道。

  「50。」

  「50米?」

  「50厘米。」

  「……」

  50厘米?

  簡直離了個大譜!

  50厘米的距離,還沒有一條腿長?

  這點距離能夠幹什麼?

  德普和科恩導演徹底無語了。

  林源說道:「沒辦法,常用頻段的通訊電磁波,在水下甚至傳不出50厘米遠,因此潛艇想要和外界通訊一直是個難題。」

  「為什麼?」德普立刻問道。

  在他的認知中,電磁波可以輕易的跨越幾千上萬公里,為什麼在水下短短1米的距離都無法跨越?

  「水在含有雜質的時候,是一種導體。因此對於電磁波的衰減作用極強,尤其是含鹽量極高的海水,導電率大大的高於普通的純淨水。」林源解釋道。

  「源神,你真的比孟濤耐心的多!這個道理被你說的深入淺出,連我這種沒怎麼學習理科知識的人都能聽懂,要是孟濤來說,我肯定是一頭霧水。」德普還不忘吐槽了一下孟濤,兩人果然是好基友。

  科恩導演也點頭表示明白,但他也提出了擔憂:「既然電磁波的水下傳輸這麼難,那有什麼解決辦法?」

  「長波通訊。」林源說道。

  「長波通訊?」德普再次暴露了無知。

  「無線電波的波長越長,也就是頻率越低時,在水中的衰減也就越小。」林源說道:「因此根據這個原理,各軍事強國都建設了屬於自己的長波電台。」

  說出這句話的時候,林源想起了當初東方大國和自己的老大哥決裂,其中一個因素就是老大哥提出了要建設長波電台。

  這種對於全球海軍部署,特別是戰略核潛艇通訊指揮鏈具有重大價值的軍事設備,影響實在是太大了。

  「那就好了,有了長波通訊,我們就能順暢的和水面拍攝船通訊了?」科恩導演最關注的始終是這一點。

  林源搖搖頭:「很遺憾,長波通訊也有兩大缺點。」

  「第一點能發送的信息相當有限。」林源說道。

  「多有限?」科恩導演問道。

  林源耐心解釋道:「世界上最主要的長波電台,使用的主要頻段被稱為『甚低頻』,在軍用領域常用的頻率是2000HZ左右的頻段,使用MSK最小頻移監控方式來發送。」

  科恩導演:「……」

  德普:「……」

  兩人表示聽不懂,林源也不想解釋,而是換了一個方式表述:

  「帶寬在300bps左右。」

  科恩導演:「……」

  德普:「……」

  於是林源繼續更換表述方式:「每秒5位元組。」

  科恩導演:「……」

  德普:「……」

  林源表示很無奈,美國的基礎教育到底是有多差,不是網際網路科技強國嗎?

  現在已經是網際網路時代了,沒少上網吧?

  竟然連每秒5位元組意味著什麼都聽不懂嗎?

  他還沒解釋,說這5位元組傳輸的只是明文。

  而實際上甚低頻通訊,是一種廣播狀態的通訊方式,所有發送的信息不僅己方能接受到,敵方同樣也能收到。

  因此信息是必須加密的,再加上收件人,文件頭,驗證信息等占用通訊字節,最終能夠傳輸的有效信息更是進一步被壓縮了。

  看到科恩導演和德普是真的聽不懂。

  林源只能繼續降低難度:「實際的通訊效率,也就是每分鐘一條簡訊的水平。」

  此刻還不是移動網際網路時代,沒有Facebook,微信,Twitter等社交軟體,大家除了打電話之外,主要就是發簡訊。

  當林源用發簡訊來舉例的時候,科恩導演和德普立刻聽懂了。

  只是每分鐘只能發送一條簡訊?

  這通訊效率也太低了吧?

  這讓科恩導演不禁感到憂慮起來。

  但是他還是繼續聽林源往下說,因為長波通訊的缺點可不僅僅只有通訊效率低這一點,還有另外一點林源沒說。

  「第二個缺點就是長波通訊的波長很長,所以想要發射長波無線電的話,天線尺寸會非常的大。」林源說道。

  「有多大?」科恩導演立刻問道。

  林源說道:「你們可能沒有見過長波電台長什麼樣,我給你們描述一下。每個長波電台,都是由一根400米高左右的核心信號發射塔,配套上周邊12座矮一些的發射塔組成。

  這些發射塔的呈現六角形節點排列,之間用天線相連。從正上方看下去,像是一個雨傘的傘骨,因此也被稱為是『傘狀天線』。

  一組傘狀天線的跨度,可以達到2000米。

  這樣巨大的長波電台工作時,發射功率可以達到1~2百萬瓦之間。」

  林源害怕科恩導演和德普聽不懂這種功率意味著什麼,又補充了一句:「我們日常生活中使用的對講機,功率大約是5瓦。」

  對於科恩導演來說,對講機簡直是再熟悉不過的設備了。

  哪個片場,哪個導演在拍攝電影時不使用呢?

  如果說在片場內,幾十米甚至幾百米範圍內通訊都相當順暢的對講機,僅僅只有5瓦的發射功率。

  那麼200萬瓦的長波電台,簡直就是恐怖如斯!

  可是林源的下一句話,就打消了科恩導演和孟濤的所有期待:

  「哪怕是占地面積如此巨大,功率如此強悍的長波電台,如果向1萬公里外的潛艇發射長波信號,也只能夠穿越20米左右的水深。」

  科恩導演:「……」

  德普:「……」

  聽到這裡,科恩導演已經徹底絕望了。

  以前他大約隱隱約約的知道一點潛艇通訊難,但是也沒想到竟然這麼難!

  首先是通訊的信息量極為有限,每一分鐘僅僅只有一條簡訊的通訊量。

  其次是長波電台的尺寸如此巨大,意味著不可能塞進潛艇之中,這世上絕沒有能夠塞進高400米,寬2000米天線陣列的潛艇。

  這使得長波通訊只能是單向的,也就是陸地指揮所可以向潛艇發出指令,而潛艇無法回復命令。

  最後一點,則是都已經承擔了上述兩個巨大代價之後,長波通訊依舊只能抵達水下20米左右的深度。

  哪怕距離近一點,也不會超過30米的深度。

  而維吉尼亞號這次的拍攝深度是水下200米!

  這樣水面發送的型號根本就無法傳達,甚至連單向通訊都做不到。

  現在科恩導演終於明白,為什麼很多潛艇在出事故之後,根本沒法發出求救信號。

  甚至海軍指揮部,都不知道出事故的潛艇到底位於哪裡,又是什麼時候出的意外。

  只能在連續錯過好幾次約定好的通訊時間點後,才意識到潛艇可能是出事了,立刻組織救援和搜尋工作。

  不得不說,潛艇真是太難了。

  難怪潛艇官兵會感到心裡壓抑,因為一旦出了事,就很難獲得救援,大概率會在絕望的等待中死去。

  潛艇的最大優勢就是水下的隱蔽性,而這種隱蔽性顯然是一柄雙刃劍,也會給潛艇官兵帶來巨大的風險和心理壓力。

  一想到此時自己就位於潛艇之中,科恩導演和德普立刻感到心中一陣發毛。

  「你們既然知道了這麼多的弊端,還敢于堅持執行這個拍攝計劃,那就一定有應對之策吧?」科恩導演問道。

  「極低頻和長波通訊浮漂結合。」林源說道。

  「極低頻和長波通訊浮漂結合?」*2

  科恩導演:(一`一;)

  德普:(▔皿▔)

  雖然兩人都聽不懂,但是聽到有解決方案以後,科恩導演顯然振奮起來。

  而一頭霧水的德普,則是感到頭痛欲裂。

  該死的理科世界!為什麼要有這種讓人完全聽不懂的東西存在?

  林源繼續解釋道:「所謂的極低頻,就是頻段在80HZ左右的超長波。」

  這下連德普都懂了,剛才林源已經說過了,想要增加無線電磁波在水下的傳輸距離,唯一的方式就是降低頻率提高波長。

  而2000HZ的甚低頻,在水下傳輸距離雖然比50厘米長,但是20米依舊不夠用。

  於是進一步把頻率降低到80HZ,那麼水下穿透距離必然會大幅度提升。

  「可是使用極低頻,會導致帶寬進一步減少,以及發射天線進一步增大吧?」德普舉手提問道。

  他的神色滿是得意,為了自己的聰明沾沾自喜。

  剛才林源已經很詳細的解釋過了,無線電信號的頻率越高,能夠承載的信息量就越大。

  那麼極低頻的頻率,比甚低頻都大幅度降低了,那麼承載的信息量恐怕要低的可怕。

  另外一點,就是林源也說過了,想要發射長波信號,就需要非常大的天線。

  傘狀天線都要占地超過方圓2公里了,那麼極低頻電台,占地面積更是無法想像。

  對於德普的體溫,林源還沒有回答,孟濤先一步很詫異的說道:「行啊德普,沒想到你的腦子一點都不笨。誰說你們美國人就學不懂理科知識呢?看來只是國家沒有給你們創造這種條件罷了。」

  孟濤在無意中,戳到了事情的真相。

  所謂的美國快樂教育,本質就是國家不願意在教育上投入大量的資源,去培育本國人才。

  畢竟搞理科教育,需要大量的儀器設備,也需要比文科教育更專業的老師,花費的教育成本顯然更加高昂。

  哪有比讓學生學學文學藝術這樣的快樂教育,更加節省教育經費的?

  至於需要的理工人才怎麼辦?

  哈哈,給兩個東方大國,還有東亞的那些卷王國家發綠卡不就好了?

  有多少東方大國TOP2學校的畢業生來到美國?甚至都能在矽谷開同班同學會了。

  注意,是同班同學會,不是同校會!

  直接收割別國培養出來的理工科人才,不僅美國不需要承擔人才培養的成本,還能挖走對手的人才,削弱對手崛起的可能性。

  簡直是贏兩次,贏麻了!

  不得不說,資本至上的國家,永遠就是把利益和投入產出比看在第一位。

  至於那些被拋棄了的底層民眾,有誰在乎呢?

  如果將來他們抱怨沒有工作,崗位被搶走了,還可以反手給他們扣上一頂帽子:

  誰讓你們好吃懶做,畏懼困難不學習理工科知識?

  最讓你們只知道打球約會,推崇體育明星?

  也不是不給你們好的工作機會,只是這些技術崗位,你們幹的來嗎?

  顯然,美國人也不是真的就不合適學習理工科知識,否則當年也不會一度引領科技進步。

  只不過是資本從自身利益出發,放棄了耗費大量成本,在本國培養人才的路線罷了。

  德普雖然腦袋空空,但其實真的弱智,好好教育一下,也是能變成一個蠢貨的!

  孟濤是這麼想的。

  林源用鼓勵的語氣說道:「德普,你說的非常正確,沒想到你能輕易的舉一反三。」

  聽到林源的誇獎,德普也是挺直了腰杆,面上滿是神氣的表情。

  林源說道:「在位於北美腹地的威斯康星州,有一個橫跨200公里範圍的超大型極低頻信號發射陣列,可以實現全球通訊,向無論處於世界各地的水下的潛艇發送指令。」

  「多少?」德普驚訝的問道。

  200公里?

  「我們的國家有能力建設這麼大型的工程?我怎麼不知道?」德普問道。

  在他的印象中,他的國家可是修一條高速公路,十年都修不好,花了幾十億美元還爛尾的工程苦手。

  竟然有能力建設橫跨200公里的巨大信號發射陣列?

  「二三十年前有這種能力,現在已經沒有了。」林源沒有深挖這個問題,而是繼續說道:

  「你說的帶寬很低的問題,也確實是存在的。使用極低頻通訊,哪怕是最優編碼情況下,通訊效率也不到1bps。」

  林源已經算到了科恩導演和德普聽不懂,進一步解釋道:「換算過來,也就是大約每15分鐘,能夠發送3個字母。」

  科恩導演:「……」

  德普:「……」

  今天科恩導演和德普已經不知多少次表達無語了。

  林源笑著說道:「別小看每15分鐘發送的三個字母,已經可以根據事先約定的密碼本,發送一個指令,比如說Z代表通訊指令。

  而在水下接受到通訊指令的維吉尼亞號,就可以立刻放出一個帶有浮漂的長波通訊器。

  浮漂會帶著這個有線的長波通訊器,浮到水下20米左右的位置,就可以接受『甚低頻』的長波通訊信號了。」

  聽到林源解釋以後,科恩導演和德普終於明白過來。

  不得不說,面對深海潛航的通訊難題,工程師們付出了無數的艱辛嘗試,終於還是找出了解決方案。

  這種充滿了科學美感的解決問題方式,讓科恩導演和德普感到了一種異樣的震撼:

  原來理工科知識,也並非那麼的枯燥乏味,相反可以非常有趣,甚至讓人充滿成就感的。

  此時,一個念頭閃過他們的腦海:

  不對啊!

  林源你是一個在美國教育體系成長起來的華裔,你為什麼會懂這些?

  快說,你是不是偷偷開掛了!

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