奧斯卡-零導(dǎo)彈警報(bào)設(shè)施 分鐘人洲際彈道導(dǎo)彈發(fā)射控制中心（維基共享資源）

冷戰(zhàn)時(shí)期可生存低頻通信系統(tǒng)（SLFCS）

衷心感謝SWLing Post供稿人Dennis Dura分享以下關(guān)于冷戰(zhàn)時(shí)期低頻通信的文章，原文來(lái)自Hackaday：

冷戰(zhàn)期間，美國(guó)研發(fā)了可生存低頻通信系統(tǒng)（SLFCS）——該無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)專為核打擊后仍能運(yùn)作而設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)利用長(zhǎng)波段的LF和VLF信號(hào)，通過(guò)地面和電離層波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離傳輸，在所有通信手段失效時(shí)仍能傳遞緊急發(fā)射指令。系統(tǒng)中巨大的塔樓和埋入地下的環(huán)形天線，映射出那個(gè)時(shí)代對(duì)可靠性的極致追求——即便在核爆環(huán)境下亦是如此。

無(wú)線電末日：可生存的低頻通信系統(tǒng)

作者：丹·馬洛尼

在全球核邊緣政策博弈中，機(jī)密就是通行貨幣。冷戰(zhàn)時(shí)期尤為如此，雙方派遣間諜大軍探查敵方動(dòng)向、實(shí)力底細(xì)，以及戰(zhàn)時(shí)部署方案。盡管耗費(fèi)大量人力物力且令人不齒，但至少成功遏制了末日浩劫。

然而機(jī)密有時(shí)會(huì)適得其反，尤其當(dāng)威懾成為目標(biāo)時(shí)。相互確保摧毀（MAD）理論的核心在于：任何核先發(fā)制人的企圖都將招致即刻報(bào)復(fù)。這意味著雙方必須確信對(duì)方的殺傷力——不僅體現(xiàn)在彈頭與運(yùn)載平臺(tái)上，更在于控制與指揮系統(tǒng)的可靠性。發(fā)射命令傳輸系統(tǒng)中任何微小漏洞，都可能決定是走向核毀滅還是至少維持表面和平。

冷戰(zhàn)高峰期，恰如其名的“可生存低頻通信系統(tǒng)”成為美國(guó)核威懾體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。與GWEN、HFGCS和ERCS系統(tǒng)并列，SLFCS構(gòu)成了確保核彈必將投下的無(wú)線電系統(tǒng)體系——這些代號(hào)如同字母湯般復(fù)雜。

跳過(guò)跳頻

為科學(xué)而轟炸大氣層。海星計(jì)劃試驗(yàn)證明，剝奪敵方電離層通信能力何其容易。來(lái)源：美國(guó)空軍第1352攝影中隊(duì)，公有領(lǐng)域。

業(yè)余無(wú)線電愛(ài)好者常言：“萬(wàn)般手段失效時(shí)，業(yè)余無(wú)線電永不落空?！贝搜圆惶?，但存在重大局限——業(yè)余無(wú)線電依賴電離層反射高頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)全球通信。若失去這層帶電粒子層，信號(hào)將直沖太空而非環(huán)繞地球傳播。

總體而言，電離層是業(yè)余無(wú)線電長(zhǎng)距離通信網(wǎng)絡(luò)的可靠伙伴，其可靠性甚至促使冷戰(zhàn)時(shí)期的軍事規(guī)劃者將高頻鏈路納入核通信系統(tǒng)。但自1958年“阿格斯行動(dòng)”和“哈特克行動(dòng)”核試驗(yàn)以來(lái)，美國(guó)便已知曉高空核爆對(duì)電離層的影響。1962年“海星計(jì)劃”的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)揭示：電離層對(duì)直接攻擊極為脆弱，高頻通信網(wǎng)絡(luò)極易被破壞。

在最終催生SLFCS系統(tǒng)的初期設(shè)計(jì)會(huì)議上，美國(guó)空軍指揮官們始終將電離層的脆弱性銘記于心。他們構(gòu)想的系統(tǒng)基于電磁頻譜中低頻段（低頻LF與甚低頻VLF）的傳播特性。高頻段波長(zhǎng)通常以米為單位，而低頻與甚低頻波長(zhǎng)則更適宜以公里計(jì)，范圍介于1至100公里之間。

在這些波長(zhǎng)下，無(wú)線電的傳播特性與高頻段截然不同。對(duì)于LF信號(hào)（30至300千赫），主要傳播方式是地面波——信號(hào)在地球表面感應(yīng)電流，這些電流緊貼地表傳播，隨地表曲率彎曲并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。對(duì)于VLF信號(hào)（3至30千赫），地球-電離層波導(dǎo)傳播占據(jù)主導(dǎo)地位。由于其波長(zhǎng)極大（與電離層最低層D層的典型高度相當(dāng)），這些波將地面與電離層之間的空間視為波導(dǎo)，形成低損耗路徑，高效地引導(dǎo)信號(hào)環(huán)繞地球傳播。

對(duì)SLFCS生存能力至關(guān)重要的是，這兩種傳播模式均能有效抵御核爆引發(fā)的電離層效應(yīng)。即使看似依賴完整電離層形成波導(dǎo)“穹頂”的VLF信號(hào)亦是如此——因核爆造成的擾動(dòng)遠(yuǎn)小于其波長(zhǎng)，電離層變化對(duì)其傳播幾乎不可察覺(jué)。

大棒

盡管低頻（LF）和甚低頻（VLF）傳播模式對(duì)設(shè)計(jì)用于核戰(zhàn)爭(zhēng)后生存的通信系統(tǒng)有利，但這些長(zhǎng)波長(zhǎng)也帶來(lái)了一些挑戰(zhàn)。首要挑戰(zhàn)在于實(shí)現(xiàn)這些波長(zhǎng)所需天線的物理尺寸。通常天線尺寸與波長(zhǎng)成正比，這使得LF和VLF天線體積龐大——至少在發(fā)射端如此。SLFCS系統(tǒng)采用兩處發(fā)射站點(diǎn)：一處位于內(nèi)布拉斯加州銀溪，另一處坐落于加利福尼亞州莫哈韋沙漠腹地的霍斯鎮(zhèn)。由于地面波傳播需要垂直極化信號(hào)，每個(gè)站點(diǎn)都架設(shè)了1226英尺（373米）高的拉線式桅桿輻射天線。

盡管桅桿和拉線系統(tǒng)已盡可能加固，但此類結(jié)構(gòu)抵御核爆的能力終究有限。盡管如此，這些設(shè)施仍被評(píng)定為能在半徑10英里（16公里）范圍內(nèi)承受“中等強(qiáng)度”核爆。這似乎與系統(tǒng)“可生存性”的目標(biāo)相?！吘乖缭?960年代末SLFCS投入使用時(shí)，蘇聯(lián)洲際彈道導(dǎo)彈的精度已完全在該安全范圍內(nèi)。但矛盾之處在于：SLFCS本就僅作為向洲際彈道導(dǎo)彈發(fā)射基地傳遞發(fā)射指令的備用手段，旨在初始核打擊摧毀其他更重要目標(biāo)（如導(dǎo)彈發(fā)射井本身）并使電離層嚴(yán)重受損后，發(fā)動(dòng)反擊。

低頻/甚低頻通信的另一挑戰(zhàn)在于其固有的低數(shù)據(jù)傳輸速率。LF和VLF信號(hào)的可用帶寬僅為千赫茲級(jí)甚至低至赫茲級(jí)，意味著其數(shù)據(jù)編碼速率僅能達(dá)到每秒數(shù)十比特。如此低的速率只能支持最基礎(chǔ)的調(diào)制方式，如頻移鍵控（FSK）及其頻譜效率更高的變體——最小移鍵調(diào)制（MSK）。SLFCS發(fā)射機(jī)還支持傳統(tǒng)連續(xù)波（CW）調(diào)制，使操作員能在緊急情況下快速發(fā)送摩爾斯電碼。當(dāng)所有手段失效時(shí)，這確實(shí)是最后的手段。

無(wú)論采用何種調(diào)制方式，SLFCS的設(shè)計(jì)理念都是在極端惡劣條件下以犧牲通信速度和信息密度為代價(jià)，換取絕對(duì)可靠性。為此，SLFCS僅用于傳輸緊急行動(dòng)指令（EAM）——這些簡(jiǎn)短的字母數(shù)字串為地下發(fā)射設(shè)施中的導(dǎo)彈指揮官編碼了具體操作指令。

地下環(huán)路

在羅納德·里根民兵導(dǎo)彈州立歷史遺址的奧斯卡-零發(fā)射控制中心，SLFCS接收設(shè)備散發(fā)著《輻射》游戲般的末日氛圍。

SLFCS系統(tǒng)中，發(fā)射端看似矛盾地脆弱，接收端卻堅(jiān)不可摧。這些散布于中西部上部的導(dǎo)彈警戒設(shè)施（MAFs）由十座地下發(fā)射井組成，每座井內(nèi)僅部署一枚民兵III型洲際彈道導(dǎo)彈，并配有一座地下發(fā)射控制中心（LCC）。地面上的LCC配備著覆蓋幾乎整個(gè)射頻頻譜的天線陣列，地下還埋藏著幾處驚喜——例如酷炫的高頻天線控制系統(tǒng)（HFGCS）天線井，能在LCC遭遇核打擊后，通過(guò)爆炸裝置從地下彈出六根單極天線中的任意一根接收緊急行動(dòng)指令。

LCC地下還隱藏著另一處無(wú)線電驚喜：埋藏的SLFCS天線。這種埋設(shè)天線利用地面波傳播中感應(yīng)的地球電流，盡管低頻天線通常體積龐大，但實(shí)際結(jié)構(gòu)相當(dāng)緊湊。天線采用磁環(huán)設(shè)計(jì)，數(shù)英里長(zhǎng)的導(dǎo)線纏繞在直徑約1.5米的圓形半剛性框架上。每座天線由兩個(gè)正交安裝的環(huán)形結(jié)構(gòu)組成，整體呈現(xiàn)類球體外觀。每圈天線均涂覆樹(shù)脂以增強(qiáng)防水性并強(qiáng)化其柔軟結(jié)構(gòu)，隨后埋入LCC圍欄內(nèi)的坑道中。由于SLFCS系統(tǒng)于1980年代中期退役時(shí)多數(shù)天線原地廢棄，如今地面上僅存寥寥數(shù)例。不過(guò)近期有一座天線被發(fā)掘出來(lái)，現(xiàn)陳列于亞利桑那州的泰坦導(dǎo)彈博物館。

時(shí)代印記

與許多冷戰(zhàn)項(xiàng)目相似，SLFCS的最初規(guī)劃從未完全實(shí)現(xiàn)。最初計(jì)劃部署約20個(gè)收發(fā)站，配備拖曳長(zhǎng)達(dá)一英里以上天線的飛機(jī)，并在美國(guó)及盟國(guó)境內(nèi)設(shè)立300余個(gè)純接收站點(diǎn)。但待計(jì)劃完成采購(gòu)流程時(shí)，技術(shù)已取得足夠進(jìn)步，軍事規(guī)劃者確信現(xiàn)有通信模式組合足以勝任任務(wù)。最終僅內(nèi)布拉斯加州與加利福尼亞州的收發(fā)站點(diǎn)投入使用，而空中發(fā)射器的構(gòu)想也因拖曳線過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致空氣阻力過(guò)大而擱置。盡管如此，SLFCS的塔樓與埋地環(huán)形天線持續(xù)服役至1980年代中期，而將低頻與甚低頻作為戰(zhàn)略通信可靠后備的理念，至今仍通過(guò)空軍的“最低限度應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)”延續(xù)著生命力。

source: hackaday.com