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海底光缆:与未来海底竞争

文章来源:www.whjcza.com发布时间:2019-07-31 15:48:55 点击:
  美国《原子科学家公报》总第72卷第4期刊登了由美国智库战略与预算评估中心高级研究员布莱恩·克拉克撰写的《海底光缆与未来的海底竞争》一文。文章称,当前几乎所有的语音与互联网通信都通过海底光缆传输,就连重要的军事与金融信息传输也不例外。这些通信线路一旦出现故障或中断就会造成严重的后果。因此,国家要重视和研发新兴水下技术,以应对国家未来面临的安全挑战。
 
  ▲海底光缆极其重要但又非常脆弱,如果不采取正确的预防措施,一旦光缆中断,则有可能会造成难以估量的损失
 
  海底光缆的重要性及面临的挑战
 
  全球有三分之二的区域被海洋覆盖。过去,海洋仅仅作为商业与军事通道或国家防御的缓冲区,但是随着科学技术的发展,人类有能力对更多的海洋资源进行开发利用,海洋在经济发展和国家军事战略中的地位愈发重要,许多国家对海洋提出了领土要求。除丰富的油气资源外,海底还铺设了超过300条跨洋光缆,囊括了全球95%的通信,涉及重要的军事、外交通信和超过4万亿美元的金融交易。这些海底光缆极其重要但又非常脆弱,如果不采取正确的预防措施,一旦光缆中断,则可能造成难以估量的损失。
 
  促进经济发展
 
  当前,各国的经济发展对海底通信的依赖程度越来越高。如今,每名消费者或每件商业产品几乎都融入了全球“制造链”中。散布于全球的初级产品制造商、产品装配商、供应商、批发与零售商之所以能实现无缝衔接,靠的就是互联网。互联网极大推动了国家的经济增长。各国不再需要在国内建设效益低下的整条产业生产线,也不再需要进口高价产品,跨洋光缆让全球制造链和金融服务成为可能。未来人们期望有更高的通信带宽,要求铺设更多的光缆。2014年脸谱投资架设的马来西亚至韩国的亚太门户光缆,传输量达每秒55TB,相当于100台电脑的硬盘存量。谷歌承建的美国至日本的光缆传输速度将达到60TB/秒,新建的美国至巴西的通信速率将高达64TB/秒。
 
  影响国家安全
 
  除经济发展外,国家的军事作战指挥、情报收集与外交联络也离不开大洋深处的光缆。由于卫星链路带宽有限,全球作战指挥以及各种传感器与设备搜集的海量信息,只能通过海底光缆进行传输。因此,光缆中流动的信息既有非保密的民用数据,也有保密的军事数据,这就为监听打开了方便之门。对光缆的监听理论是可能的,但是这容易对光纤造成损坏,影响光缆用户。由于光缆准确的位置是不对外公开的,所以发展“海底勘测”设备和无人水下监听器是快速发现光缆的好办法。
 
  毁损导致风险
 
  光缆有自然损坏,也有人为的恶意破坏。海底光缆的修复非常困难而且耗时。另外,比起海底光缆,光缆的终端更容易被发现,它们常常建在海滩或滩涂上不起眼的建筑内,连接着地面电话和网络。一旦终端遭到破坏,同样对国家安全与金融交易构成巨大的威胁。对时效要求非常敏感的军事与外交行动,几分钟或数小时的通信中断可能对其造成灾难性的影响;金融交易,几分之一秒就会造成数百万美元的损失。相对海底光缆,终端出现故障或遭到破坏,虽然检测与维修较容易,但是由于它联接数条光缆,一旦破坏,造成的损失更大。
 
  容易引发战争
 
  光缆的大量铺设虽然给通信留出了更大的冗余,但是事实证明,一条或数条光缆故障,虽然不会导致通信中断,但是会极大影响通信速度。对光缆的攻击会割断军事力量与国家指挥层、情报数据及各种监控传感器的联系,使得对手不得不放弃作战行动。另外,光缆攻击还会使核拥有国失去对其战略武器及早期预警系统的监控,引发更大的混乱。受攻击的国家为应对这种局面,往往会选择提高核打击警戒等级或实施先发制人的攻击。
 
  新兴技术成为控制海底的决定因素
 
  无人潜航器
 
  新兴技术的发展直接威胁着海底光缆,不过,这些技术同样也可用来保护海底基础设施。功率与控制技术的发展增强了无人潜航器的耐久性和可靠性,无人潜航器在未来能够一次在海底部署数月而不用补给。但由于受传感器的限制,无人潜航器还不能做到完全自主控制,必要时还需要操作员的辅助。不过,随着传感器及处理器的发展,无人潜航器会在完成任务的同时,更好应对危险,提高生存能力。同时,无人潜航器还可承担一些高风险的任务,避免人员伤亡或引发军事冲突。无人潜航器可承担的任务包括:监视海底光缆损坏情况、攻击敌方水下基础设施、监视已方弹道导弹核潜艇附近的威胁、部署海底声纳阵列和惰性水雷等。无人潜航器还可根据需要配合附近的潜艇作战,或者通过远程通信与各级指挥官互动。长期以来,通信一直是潜艇的软肋。未来,潜艇可能会利用新的通信方式,不用上浮到水面就可实现和无人潜航器之间的通联。
 
  前沿新技术
 
  不断改进的声学通信技术确保潜艇利用低带宽就可实现相关作战距离内的通信,而短距离内,发光二极管和激光可实现与有线系统几乎相同速率的通信能力。利用新的飘浮或拖曳式无线收发器,潜艇就可与水面部队进行联络,不用再害怕暴露的危险。目前正在研发的新一代“前置部署能量与通信前哨”海底通信系统会进一步提高水下通信和无人潜航器的耐久能力。“前哨”系统约有一个集装箱大小,作为一个休息站放置在海底,无人潜航器可在此充电和下载数据/上传指令。“前哨”系统将确保无人潜航器持续作战,并负责上传无人潜航器承载的情报信息。另外,美军还在缺少永久声纳阵列监控的区域投放便携式海底传感器,如“潜水监听系统”和“持续性沿海监测系统”,作为观察点,监视可能过往的敌方潜艇和无人潜航器。

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