Как флот стал колыбелью радиосвязи
Фото: пресс-служба Госкорпорации Ростех
Развитие радио неразрывно связано с историей российского и советского военного флота — именно поэтому флот по праву называют колыбелью радиосвязи.
Ко Дню Военно-морского флота, который отмечается в этом году 27 июля, рассказываем об истоках отечественной корабельной радиосвязи и современных разработках предприятий Госкорпорации Ростех в этом направлении.
Электротехническая лаборатория Попова
Началось все с открытия в 1874 году в Кронштадте Минного офицерского класса и Минной школы — учебных заведений по подготовке минеров для кораблей Российской империи. В 80-х годах XIX столетия начался процесс электрификации флота, и минеры стали отвечать еще и за электрическое оборудование. Именно в этот период по предложению Морского министерства в Минный офицерский класс поступил на должность лаборанта Александр Попов.
Фото: Санкт-Петербургский государственный университет
Всего через два года после поступления, после череды экспериментов в собственной лаборатории, он продемонстрировал морскому командованию работу своего изобретения — беспроволочного телеграфа. Еще через два года Попов при помощи двух радиоприемников впервые осуществил обмен сообщениями между берегом и военным судном на расстоянии пять километров.
Первый в мире SOS
В 1899 году Попову представилась возможность доказать незаменимость радио на флоте, когда броненосец береговой обороны «Генерал-адмирал Апраксин», выйдя из Кронштадта на зимовку в Либаву (ныне — Лиепая, город в Латвии), попал в сильную метель и наскочил на камни в окрестностях острова Гогланд. К декабрю корабль оказался в ледовом плену. И хотя моряков с «Апраксина» эвакуировали на берег, бросать не так давно спущенный на воду корабль было жалко, и командование организовало спасательную операцию при участии ледокола арктического класса «Ермак».
Попов предложил сопроводить спасательные работы радиосвязью. Началось строительство первых в России радиостанций: одна — на острове Гогланд, вторая — на острове Куутсало. К 6 февраля 1900 года удалось наладить устойчивую радиосвязь, и в тот же день неподалеку от другого острова в Финском заливе в море унесло льдину с 27 рыбаками. Спасти их возможно было только на ледоколе, а единственным способом связаться с «Ермаком» стало радио. Из Петербурга сообщение о бедствии по проволочному телеграфу передали в Куутсало, а оттуда Попов отправил первую официальную русскую радиограмму (а заодно и первый в мире сигнал бедствия) на ледокол: «Командиру „Ермака“. Около Лавенсаари оторвало льдину с рыбаками. Окажите помощь».
Ледокол «Ермак» при спасении броненосца «Генерал-Адмирал Апраксин» у острова Гогланд
После многих часов поисков «Ермак» высадил на берег Гогланда спасенных рыбаков. Успех этой операции привлек внимание главного командира Кронштадтского порта адмирала Степана Осиповича Макарова. «От имени всех кронштадтских моряков сердечно приветствую вас с блестящим успехом вашего изобретения. Открытие беспроволочного телеграфного сообщения от Котки до Гогланда на расстоянии 43 верст есть крупнейшая научная победа», — написал он в направленной лично Попову телеграмме.
Позднее при поддержке радиосвязи был снят со скалы и «Генерал-адмирал Апраксин», что стало убедительным доводом к введению беспроволочного телеграфа как основного средства связи на боевых судах. Уже через год Александр Попов в реальных корабельных условиях довел дальность передачи сообщений до 150 километров.
«Чтобы можно было следить за депешами»
Следующей вехой развития флотской радиосвязи можно смело назвать Русско-японскую войну, когда российский императорский флот начал широкое применение радиоразведки. Приказ № 27 о применении корабельных радиоприемников для перехвата вражеских сообщений и планирования боевых действий принадлежит тому же адмиралу Макарову и датируется 20 марта 1904 года: «Приемная часть телеграфа должна быть все время замкнута так, чтобы можно было следить за депешами, и если будет чувствоваться неприятельская депеша, то тотчас же доложить командиру и определить, по возможности заслоняя приемный провод, приблизительно направление на неприятеля и доложить об этом».
Благодаря применению радиоразведки русские моряки смогли предупреждать атаки японского флота: например, 9 апреля 1904 года в Порт-Артуре сорвали готовящееся нападение японцев, а 20 апреля — предотвратили их минную поставку.
Рабоче-крестьянский Красный флот и ВМФ СССР
С момента образования и до конца 20-х годов XX века Рабоче-крестьянский Красный флот использовал в основном те средства радиосвязи, которые достались ему в наследство от Российской империи. Только к 1930 году была разработана первая система радиовооружения РККФ «Блокада-1». Она включала в себя несколько типов передатчиков мощностью от 50 Вт до 7,5 кВт.
Для приема предназначались устройства «Ветер», «Дозор», «Куб-4». К концу 1930-х советский флот обзавелся целой серией радиопередатчиков и приемников для крейсеров, линкоров, кораблей вспомогательного флота, сторожевых кораблей, больших, средних и малых подлодок, береговых радиоцентров. Была сформирована основа связи для ВМФ, которая обеспечила эффективную оборону и сопровождение наступательных действий, в том числе во взаимодействии с сухопутными войсками, во время Великой Отечественной войны.
Немного физики
Радиоприемники Попова, которыми оснащались корабли Императорского флота, работали в длинноволновом диапазоне (ДВ, 30-300 кГц) — именно такие частоты лучше всего подходили для передатчиков того времени. В арсенале советского флота появились радиостанции уже всех основных диапазонов, каждая — со своей специализацией.
Мощные береговые станции типа «Блокада» (их было выпущено несколько модификаций) работали в длинноволновом диапазоне, используя способность этих волн огибать земную поверхность. Они обеспечивали связь на расстоянии свыше 1000 километров и применялись для управления флотом в больших акваториях.
Корабли Северного флота с десантниками на пути к Киркенесу. Фото: Минобороны РФ / wikipedia.org
Для оперативной связи между кораблями эскадры использовались средневолновые радиостанции (СВ, 300-3000 кГц). Например, устройства типа «Рейд». Они сильно зависели от времени суток: ночью дальность таких радиостанций увеличивалась с 500 до 2000 километров за счет отражения волн от ионосферы. Днем волны средней длины частично поглощаются ионосферой.
Дальнюю связь с подводными лодками и отдаленными гарнизонами обеспечивали коротковолновые станции (КВ, 3-30 МГц) моделей «Куб» и «Бухта». Используя многократное отражение волн от ионосферы, они поддерживали связь на расстоянии тысяч километров, хотя и требовали постоянной подстройки в зависимости от солнечной активности.
Для тактического взаимодействия кораблей в пределах видимости использовались ультракоротковолновые радиостанции (УКВ, 30-300 МГц). Их сигналы распространялись строго в пределах прямой видимости, зато связь была стабильной и не зависела от времени суток.
Тихо, как субмарина
В конце 1950-х, когда холодная война и научно-технический прогресс изменили стратегию ВМФ СССР, на вооружение флота поступили ракетные подводные крейсеры стратегического назначения (РПКСН), несущие баллистические ракеты с ядерными боеголовками и способные наносить удары из любой точки океана. Для связи с такими подлодками вдали от берега требовалась надежная техника. Один из образцов радиостанции для связи с РПКСН разработали в НИИ электротехнических устройств (НИИ ЭТУ, сегодня — ПАО «Интелтех», входит в холдинг «Росэл» Госкорпорации Ростех) совместно с 34-м НИИ связи ВМФ. Аппаратура сверхбыстродействующей связи коротковолнового диапазона «Акула» позволила подлодкам передавать короткие зашифрованные сообщения на берег в строго заданное время и на определенных частотах. Это делало ее практически незаметной для противника, но для выхода на связь крейсер должен был подниматься к поверхности.
Важно понимать, что подлодка должна быть скрытной. Каждое всплытие субмарины на перископную глубину и подъем радиоантенны — огромный риск даже в обычных условиях, а в боевых — гарантия уничтожения судна. При этом командованию нужно оперативно, в любой момент времени передавать и получать информацию.
Сигналы с радиостанций УКВ-, КВ-, СВ- и ДВ-диапазонов поглощаются соленой морской водой, а по мере развития подводных сил появилась необходимость передавать сигналы на субмарины, когда они находятся в подводном положении. Решение было найдено: сверхдлинные волны (СДВ), распространяющиеся на десятки тысяч километров и проникающие даже в глубины океанов. Но для работы с ними требуются колоссальные генерирующие мощности, измеряющиеся мегаваттами, и огромные антенны площадью в десятки квадратных километров. Первыми радиостанцию СДВ-диапазона во время Второй мировой войны смогли создать в нацистской Германии.
Немецкий «Голиаф» для советских подлодок
Еще в начале XX века немецкие ученые начали исследования в области сверхдлинноволновой (СДВ) радиосвязи. Их усилия увенчались созданием в 1943 году уникальной радиостанции «Голиаф» — самого мощного на тот момент в мире СДВ-передатчика мощностью 1000 кВт, работавшего на частотах 15-25 кГц.
Машинный зал оригинальной СДВ-радиостанции Goliath
Станция строилась 27 месяцев под руководством инженера Фрица Гутцмана недалеко от города Кальбе. В строительстве использовался принудительный труд советских и французских военнопленных, содержавшихся в тяжелейших условиях. «Голиаф» позволял поддерживать связь с подводными лодками даже в погруженном состоянии на расстоянии тысяч километров — сигнал принимали в Атлантике и в Карибском море.
В апреле 1945 года персонал частично вывел станцию из строя, но американские войска, занявшие территорию, не стали ее уничтожать. В 1946-1947 годах оборудование демонтировали и на 62 эшелонах отправили в СССР. Станцию разместили под Нижним Новгородом, где она прослужила почти 50 лет, став основой советской системы связи с подводными лодками. Модернизированные версии «Голиафа» до сих пор используются российским флотом.
Атомные тихоходы на связи
С появлением в конце 1960-х атомных подводных лодок советский флот вышел на принципиально новый уровень: субмарины, вооруженные межконтинентальными баллистическими ракетами, теперь совершали не одиночные походы, а несли постоянное боевое дежурство в ключевых районах Мирового океана. Это потребовало революционных изменений в системах связи: автоматизации, более надежной защиты от помех и большей скрытности.
В НИИ ЭТУ разработали два ключевых комплекса. «Дальность» — автоматизированная система передачи больших объемов данных по коротковолновым и сверхдлинноволновым каналам. Она могла дублировать сообщения по разным частотам, шифровать их и значительно ускорять обмен информацией между берегом и подлодками. К тому же комплекс позволял передавать не только короткие кодированные сигналы, но и большие объемы текстовых данных.
«Интеграл» — система сверхбыстрой скрытной связи, сократившая время передачи приказов в 10-15 раз за счет полной автоматизации процессов. Она уменьшила нагрузку на операторов, снизив риск ошибок в условиях стресса.
Эти технологии, включая более ранние разработки («Акула», «Глубина», «Невка»), стали основой связи ВМФ СССР: системы устанавливались на все атомные и дизельные подводные лодки, надводные корабли, ими оснащались береговые командные пункты. Их уровень не уступал западным аналогам, а в скорости передачи данных даже превосходил их.
Для защиты информации
Радиоразведка, как уже было упомянуто выше, стала широко применяться сразу же после оснащения кораблей радиоприемниками. То есть даже самые мощные и быстродействующие системы нуждались в защите сообщений от перехвата. Для систем «Дальность» и «Интеграл» решением стала аппаратура Т-605 — первый специализированный шифровальный комплекс для ВМФ, созданный совместно ОКБ приборостроения (сегодня — Пензенский научно-исследовательский электротехнический институт, входит в холдинг «Росэл» Госкорпорации Ростех) и 8-м Управлением КГБ, отвечавшим за шифровальную технику.
Комплекс обеспечивал многоуровневую защиту передаваемых данных, в основе которой лежали три принципа: помехозащитное кодирование с возможностью обнаружения ошибок, частотно-разнесенный или пространственно-временной прием сигналов, а также система имитозащиты, исключавшая возможность подмены сообщений. Такая комплексная защита позволяла сохранять надежную связь даже в условиях активного радиоэлектронного противодействия врага.
Шифровальная машина Т-606. Фото: «Автоматика»
С течением времени криптографическая аппаратура постоянно совершенствовалась. В 1970 году появилась модернизированная версия Т-605М, в 1976 году — более совершенная Т-606, где впервые вместо ламп и транзисторов использовались микросхемы.
В конце 1970-х советские криптографы совершили прорыв, создав аппаратуру Т-620 — систему, способную одновременно шифровать несколько каналов связи. Ее секрет заключался в особой «позначной» обработке данных (разбиении информации на отдельные знаки) и использовании передачи нескольких сигналов по одному каналу с чередованием во времени.
Связь выходит в космос
В 1960-х годах советский флот сделал еще один важный шаг в развитии связи — начал использовать спутники. С 1962 по 1977 год специалисты НИИ ЭТУ разработали более шести типов специальной аппаратуры для спутниковой связи, которая по своим характеристикам превосходила зарубежные аналоги. Одновременно решалась другая важная задача — предотвращение случайного или несанкционированного запуска ракет с подводных лодок, для чего были созданы системы «Замок» и «Команда». Эти комплексы надежно блокировали ядерное оружие и позволяли разблокировать его только по специальному приказу.
В 1970-80-е годы развитие шло по нескольким направлениям. Во-первых, создали систему «Парис» для экстренных сообщений с аварийных подлодок. Во-вторых, совершенствовали саму систему связи, комбинируя разные диапазоны волн (сверхдлинные, короткие, ультракороткие) и спутниковые каналы. В-третьих, внедряли новые методы защиты информации и компьютерные технологии.
В 1985 году появилась аппаратура Т-255 разработки ОКБ приборостроения, где применили гибридное шифрование на основе аппаратных схем и программных алгоритмов. Она была совместима с ранее разработанными системами и работала на специализированном микропроцессоре. Т-255 доказала: шифрование можно реализовывать не только на специальных устройствах, но и на обычных компьютерах. Этот принцип и сейчас применяется в системах защиты информации.
К 1990-м годам на основе этих разработок создали современную платформу для управления флотом, использовавшую последние достижения электроники и программирования.
Новейшая история морской связи
С 1994 года российский флот получил принципиально новую систему управления под названием «Архипелаг», разработанную ПАО «Интелтех». Эта автоматизированная система связи и обмена данными стала технологическим прорывом — впервые в стране была создана единая сеть для управления подводными лодками и надводными кораблями. Основу системы составили компьютеризированные комплексы, где более 70% стоимости приходилось на сложное программное обеспечение и вычислительную технику, включая специальную защищенную операционную систему.
Фото: «Росэл»
Система «Архипелаг» использует передовые технологии: автоматическую обработку сообщений, защищенную передачу данных через спутники, помехоустойчивое кодирование и дублирование каналов связи. Она объединяет береговые командные пункты по всей России — от Калининграда до Камчатки, а также военные базы за рубежом.
Даже в сложные 1990-е годы система поддерживалась в рабочем состоянии, а в 2000-х годах прошла несколько этапов модернизации. В ходе обновлений оборудование перевели на современную электронную базу, улучшили технологии производства и тестирования. Сегодня эта система остается ключевым элементом управления российским флотом, обеспечивая надежную связь с кораблями в любой точке Мирового океана.