„Ако искаш мир, готви се за война.“

Разгледани са техническите решения на скрит, практически неподтискан от организирани смущения, високоинформативен измервателно-кохерентен двупосочен лазерен канал „подводен обект – космически апарат“. Представени са методи за оценка на енергийните характеристики на лазерно оборудване, резултати от симулации и експериментални изследвания.

Въпреки публикуването в открити източници на резултатите от разработването и експерименталната проверка на методи и средства за скрит двупосочен лазерен измервателно-комуникационен канал между дълбоко потопен мобилен обект и космически апарат, все още има погрешно мнение, че проблемът със създаването на такъв канал няма решение.

В публикацията авторите се опитват да представят в достъпна форма:
– модели на разпространение на лазерни импулсни сигнали между подводни и космически обекти;
– особености на оценката на енергийните характеристики на двустранен измервателен и комуникационен канал;
– резултатите от оценките на информационните характеристики на този канал, по-специално точността на измерване и скоростта на обмен на информация.

Факторите, влияещи върху характеристиките на сигнала в измервателно-комуникационните канали „KA → ПO“ и „ПO → KA“ са обяснени на рис. 1 и 2, където: КА – космически апарат; ПО – подводен обект;
1 – излъчване от навигационни звезди, използвани за формиране на референтни посоки на космическия апарат (ориентация на лазерното оборудване);
2 – лазерно лъчение от бордовия предавател (лазерен ВИМ – сигнал);
3 – многократно разсеяно излъчване по време на преминаване на атмосферни нееднородности (това излъчване предизвиква разширяване на импулса);
4 — излъчване, идващо от посоки, различни от посоката към космическия апарат (многократно разпръснато от облаците, преминало между облаците поради многократни преотражения от тях и т.н.);
5 – развълнувана океанска повърхност, която създава подводно поле от отблясъци поради произволни пречупвания (фокусиране и разфокусиране);
6 – излъчване, което образува зоната на стабилно подводно приемане (т.е. регистрация и селекция на отблясъци, както и откриване на разсеяно излъчване 3 и 4);
7 – излъчване на адаптивния лазерен предавателен канал, насочен към космическия апарат;
8 – многократно разсеяна част от излъчването към космическия апарат;
9 – многократно разсеяно излъчване под ъгли, различни от посоката към космическия апарат:
10 – излъчване, дължащо се на разсейване във вода, по-специално определяне на размера на петно на повърхността на океана;
11 — отразено излъчване (в синьо-зеления диапазон енергията на това излъчване е стотни от енергията на лъча, падащ върху водната повърхност).

Средните енергийни характеристики на полето на оптичните сигнали се оценяват чрез методите на теорията на многократното разсейване (решения за самотна частица се получават от вълновото уравнение, въвежда се взаимодействието на много частици и след това се разглеждат средните статистически стойности). Моментните (носещи информация) стойности на яркост се различават значително от осреднените във времето стойности поради произволни фокуси и дефокусировки на падащия лъч 2 (рис. 1) от морските вълни.

При изграждането на скрит канал за предаване на сигнали от ПО на КА са възможни два подхода. Първият се основава на анализа на структурата на отблясъците на запитващото импулсно лазерно лъчение, идващо от космическия апарат, а вторият се основава на диагностиката на ориентацията на елементарни пречупващи зони (фасети) върху водната повърхност.

Рис. 1. Двупосочен лазерен канал „космически апарат – подводен обект“ (пояснения – в текста)

Рис. 2. Двупосочен лазерен канал „подводен обект – космически апарат“ (пояснения – в текста)

Техническата реализация на адаптивна система към влиянието на вълните, която се състои в произволно разпространение на посоките на предаване на сигнала, се основава на използването на методи за асинхронно конюгиране на неизместен лъч (НОЛ) и конюгиране на вълновия фронт (ОВФ). В последния случай практически интерес представляват схеми с вълнова диагностика с ниска мощност, т.е. с използване на високоскоростни контролируеми прозрачни фолиа и дефлектори без използване на директно усилване на лазерно лъчение, отразено от ортогонални фасети.

Теоретични изследвания и експерименти за разработване на скрито предаване на сигнали от потопен обект с помощта на методи ОВФ са проведени в периода от края на 20 век до началото на 21 век от специалисти от:
– Институт по приложна физика на Беларуската академия на науките;
– Лазерен отдел на RNII на космическото приборостроене, който понастоящем е известен като Научно-производствена корпорация „Системи за прецизно оборудване“ – АД „НПК „СПП“;
– Държавен научноизследователски институт по навигация и хидрография – АД ГНИНГИ;
– Институт по физика и енергетика на името на А. И. Лейпунски.

Експериментални изследвания, проведени с помощта на морски лидари в Атлантическия океан, Черно, Балтийско и Северно море доказват, че при различни характеристики на вълните, почти винаги в диапазона на повърхностните ъгли от ± 15°, има фасети с необходимия наклон за реализиране на канала “ПO → KA” по ОВФ методи.