غير مسموع تحت الماء: الاتصالات السرية

بقلم إيوسيبا تينا ، مدير الأعمال العالمي - الدفاع والروبوتات ، سوناردين • 8 رمضان 1440

اكتئاب سوناريني BlueComm في الماء في Aldabra ، خلال مهمة Nekton First Descent. الصورة: معهد نيكون أكسفورد لأبحاث أعماق المحيطات

إحدى وحدات BlueComm التابعة لشركة Sonarydne ملحقة بأحد غواصات بعثة نيكون. الصورة: معهد نيكون أكسفورد لأبحاث أعماق المحيطات

مركبة L3ASV C-Worker بدون طيار و ALR للمركز الوطني لعلوم المحيطات تعملان معًا في تجارب حديثة تُظهر الاتصالات الصوتية والضوئية. الصورة: سوناردين

تظهر Anna Botting من Sky News أثناء البث التلفزيوني المباشر باستخدام BlueComm 200 UV للاتصال عبر البحر لاسلكيًا. لا تزال الصورة من Sky News البث المباشر. الصورة: سوناردين

أثناء مهمة Nekton ، تم تزويد اثنين من الغواصات المأهولة بـ BlueComms لنقل الفيديو المباشر إلى السطح ، ثم إلى الجماهير في جميع أنحاء العالم. لا تزال الصورة من Sky News البث المباشر. الصورة: سوناردين

يمكن للتكنولوجيا التي ساعدت على تحقيق أوليات العالم في البث الاستكشافي للمحيطات أن توفر الإجابة عن العمليات السرية في عالم الدفاع ، حيث تحتاج الاتصالات إلى عدم سماعها.

تقليديا ، الاتصالات اللاسلكية تحت البحر تستخدم إشارات صوتية. الصوت عملي لأنه ينتقل عبر الماء أكثر من الموجات الكهرومغناطيسية. باستخدام الصوت ، يمكن مشاركة المعلومات على بعد كم. لسوء الحظ ، من السهل نسبيًا أيضًا سماع هذه الأصوات واستهداف المصدر باستخدام أجهزة استشعار سلبية ؛ بما في ذلك عندما يتجاوز النطاق الفعلي الذي تكون فيه الإشارات فعالة. لعدة سنوات ، تم تطوير تقنية جديدة تتيح معدلات بيانات كبيرة تصل إلى 10 ميغابت في الثانية عبر مسافات تصل إلى 150 متر ، باستخدام بصريات المساحة الحرة لتعديل الإشارات. نظرًا لأن نطاق الاتصال الفعال أقصر ، يكون معدل الكشف الفعال أقصر أيضًا - فالإصغاء إليه ليس بهذه السهولة.

الاتصالات الصوتية
يسود استخدام الصوتيات عند الاتصال لاسلكيًا تحت الماء ومن المحتمل أن يظل كذلك. فيزياء كيف ينتشر الصوت في الماء مفهومة جيدا. تعتبر أدوات التواصل والتتبع منارات صوتية أخرى شائعة. في الواقع ، يمكن استخدام الأنظمة الصوتية ذات التردد المنخفض والمتوسط للتواصل بشكل فعال تحت سطح البحر على نطاقات واسعة. أظهرت Sonardyne مؤخرًا معدلات بيانات تصل إلى 3000 نقطة أساس على مدى 11 كم. ومع ذلك ، فإن نفس الأسباب التي تجعل الصوت وسيلة فعالة لنقل البيانات عبر المياه تجعلها أيضًا عرضة للتداخل والكشف. يمكن التداخل مع إشارات الصوت ببساطة عن طريق إرسال إشارات صوتية أخرى في نفس التردد في نفس الوقت. ما عليك سوى زيادة سعة تدخلك ويصبح من الصعب على جهاز الاستقبال إصدار إشارة الاهتمام. استهداف مصدر الصوت هو علم المثلثات بسيط. إن الاستماع إلى الرسائل ليس بهذه البساطة ، لأن الطريقة التي يتم بها تعديل البيانات ، وربما تكون مضغوطة ، تحتاج إلى فهم. ومع ذلك ، يمكن أن يؤدي استخدام الصوت إلى وضع المستخدم في موضع تسوية. والنتيجة هي أنه عندما تكون السرية مطلبًا أساسيًا لمهمة ما تحت سطح البحر ، فإن الاتصالات لم تكن خيارًا.

أجهزة المودم الضوئية مساحة حرة
لم تكن الموجات الكهرومغناطيسية ناجحة تحت سطح البحر لأنها تخفف بسرعة ونطاقات الاتصال الفعالة الخاصة بها ، من الناحية النسبية ، قصيرة جدًا. لقد تغير هذا الموقف لأن أجهزة المودم الضوئية الجديدة ذات المساحة الحرة كانت تدفع النطاقات وكم البيانات التي يمكن نقلها أكثر.

مثال SonCardine's BlueComm 200 هو مثال جيد. يستخدم الضوء الأزرق المرئي لأنه في ذلك الطول الموجي (450 نانو متر) يسافر الضوء عبر الماء. يمكن أن ينتقل معظم الضوء الأزرق إلى مسافة 150 مترًا ، ومن غير المألوف اكتشاف كميات صغيرة من الضوء الأزرق المنبعث من الشمس حتى في عمق يصل إلى 300 إلى 1000 متر ، خارج منطقة النشوة! باستخدام الضوء الأزرق ، يمكننا نقل بيانات أكثر مما هو ممكن باستخدام الصوتيات. يمكن أن يحافظ BlueComm 200 على معدلات بيانات تصل إلى 10 ميغابت في الثانية. هذا يكفي لنقل الفيديو عالي الدقة في الوقت الحقيقي. لطالما كانت أجهزة المودم BlueComm 200 ذات أهمية حقيقية في دعم برامج مركبة تحت الماء (AUV) ذاتية الحركة تحت الماء في المياه العميقة - حيث يمكننا المناورة باستخدام AUV حول شكل نصف كروي وبنطاق أقصى يبلغ 150 مترًا! هذا كثير المسافة.

في المياه الضحلة ، يكون استخدامها محدودًا بسبب تداخل أشعة الشمس (وهو ما رأيناه يمكن أن يشق طريقه حتى عمق 1000 متر). يحد التداخل من مصادر الإضاءة الأخرى من المدى الفعال للمودم. أجهزة المودم الضوئية للمساحة الحرة ليست كذلك سرية ، فهي تعمل في طيف الضوء المرئي ، وبالتالي فهي مرئية للعين المجردة.

فوق بنفسجي
شرعنا في مواجهة تحدي التدخل أولاً. إذا كان علينا العمل خارج طيف الضوء المرئي ، لتجنب تشويش الأضواء الاصطناعية ، فما طول الموجة الذي سيكون الخيار الأفضل؟ كان الطول الموجي المركزي 405 نانومتر حل وسطًا جيدًا يحتوي على الأشعة فوق البنفسجية (UV) وبعض الضوء البنفسجي المرئي ، وُلِد BlueComm 200 UV. كان الامتياز الذي كان علينا تقديمه هو المدى. لقد تم تخفيضه فعليًا إلى النصف ، حتى 75 مترًا. في المقابل اكتسبنا فائدتين. أولاً ، لن نعاني من تلوث الضوء الاصطناعي. هذا يعني أننا يمكن أن نعمل بشكل متزامن أثناء تصوير الفيديو أو في وجود مصادر الضوء الأخرى. ثانياً ، سنكون قادرين على العمل بالقرب من السطح ونعاني أقل تدخلًا من أشعة الشمس. وذلك لأن الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من الشمس ليست فعالة مثل الضوء الأزرق عند السفر عبر الماء. وفي الوقت نفسه ، حافظنا على معدل تحديث يصل إلى 10 ميغابت في الثانية. وعندما تتراجع إلى الوراء ، فإن الشكل الذي يشبه نصف الكرة تقريباً بمدى أقصى يصل إلى 75 مترًا والذي يمكنك من خلاله تشغيل ما يصل إلى 10 ميجابت في الثانية ودعمه ، يعد ذا حجم كبير ويمكنه دعم عدد كبير من مفاهيم العمليات. واحد منها هو الاتصالات السرية.
يمكن استخدام BlueComm 200 UV لدعم اتصالات AUV السرية في البؤر الاستيطانية ذات الصلة على طول قاع البحر. الصورة: الاتصالات Sonardyne السرية
نظرًا لأن جهاز BlueComm 200 UV يمكنه الانتشار حتى 75 مترًا ، فهذا يعني أنه عند التشغيل في أعماق أقل من 75 مترًا فقط ، يمكننا التواصل والبقاء غير مرئيين من قبل أي شخص يراقب من سطح البحر. في الواقع ، لكي يكون شخص ما ضمن نطاق 75 متر من BlueComm 200 UV في المقام الأول ، من المحتمل جدًا أن يتصرفوا بناءً على الذكاء ، أي أن شخصًا ما سيكون ضمن النطاق فقط لأنه يعرف مكان وجودنا في المركز الأول. حتى عند العمل بالقرب من السطح ، فإن النطاق المحدود للأشعة فوق البنفسجية BlueComm 200 ، عندما ينظر إليه من الفضاء ، يشبه إلى حد كبير إبرة في كومة قش. هذا يعني أنه يمكننا الآن التواصل تحت سطح البحر والبقاء سريين. هذه أخبار رائعة لجيل جديد من الغواصات ومفاهيم مركبة جديدة تعمل بدون طيار (UUV).

المركبات غير المأهولة كمضاعف قوة للغواصات ليست فكرة جديدة. في عام 1997 ، نشر المجلس القومي للبحوث المجلد 6 من "التكنولوجيا لفيلق البحرية والبحرية الأمريكية ، 2000-2035". في هذا المستند ، يعرض المؤلفون بالتفصيل كيفية استخدام أنظمة AUV / UUV لدعم العمليات ويستشهدون بروابط اتصال آمنة كشرط لتحقيق هذه الرؤية. يمكن أن يوفر BlueComm 200 UV هذا الرابط بأمان وسرية.

مع BlueComm 200 UV ، ستتمكن منصات المركبات الكبيرة غير المأهولة تحت الماء (XLUUV) من العمل والتواصل مع المركبات الأخرى أو مع المحطات الأرضية في نقاط الاختناق ، مما يساعد على مراقبة عمليات الاجتياح التي يقوم بها العملاء الأجانب وكشفها ومنعها ، بينما تظل جميعها سرية.

أمثلة عملية
الأمر لا يتعلق فقط بالسرّة ، لقد حققنا مؤخرًا عكس ذلك تمامًا. كانت التكنولوجيا في الميدان ، وتستخدم لتحقيق عالم أولا. العمل مع مؤسسة Nekton: أسوشيتد بريس ومن ثم سكاي نيوز حققت انتقالًا مباشرًا من غاطسة مأهولة لاسلكيًا إلى سفينة ثم إلى ملايين المنازل باستخدام مودمنا البصري الخاص بالمساحة الحرة. تم إنشاء مؤسسة نيكون للمساعدة في تغيير معرفتنا وفهم محيطات العالم والإسراع في حماية وإدارة هذه البرية العظيمة الأخيرة ، أعماق المحيطات. تضمنت مبادرة النزول الأول سلسلة من الرحلات الاستكشافية ، باستخدام غواصتين مأهولتين ، في المحيط الهندي للمساعدة في استكشاف والحفاظ على واحدة من أقل المساحات المحمية لدينا.

A Saab Seaeye Sabertooth باستخدام مودم BlueComm البصري للمساحة الخالية للاتصالات اللاسلكية.
الصورة: سوناردين

في هذه المهمة ، أقاموا مثبطًا (مستقبِلًا سلكيًا من سفينة سطحية) مع BlueComm 200 UV على غاطسة واحدة ، ومن جهة أخرى ، BlueComm 200 كان يعمل بطول موجة الضوء الأخضر النموذجي من أجل الحفاظ على فصل كافٍ في الأطوال الموجية للحد من التداخل بين كل وحدة والاكتئاب. غُمر الخافق حتى عمق 90 مترًا وكان يستخدم للتواصل لاسلكيًا مع الغواصتين المأهولتين باستخدام BlueComms. من خلال هذا الترتيب ، تمكنت آنا بوتينج ، مذيعة Sky News ، من تصوير نفسها داخل إحدى الغواصات المأهولة ، باستخدام الفيديو عالي الدقة ، ونقل تلك البيانات مباشرة إلى ملايين المنازل حول الكوكب دون تدخل يذكر أو بدون تدخل من الشمس. لبنات البناء لدعم العمليات السرية جاهزة ومثبتة.

نبذة عن الكاتب

المؤلف: إيزيبا (جو) تينا.