[2011.01.27] 液体无线电

军事通信


液体无线电(注1)

美国海军正开发一种由海水制成的天线

Jan 27th 2011 | from PRINT EDITION


天线林立，活像许多伤指，引人注目（注2）

一艘美国大军舰，密密麻麻布满了100多副巨型铜质天线，为舰上武器、雷达及语音数据通信收发信号。天线很多，但仍不够用。海军想让舰只携装更多。然而愿望达成，却困扰了专家十年之久。天线若放得太近，信号就会互相干扰，而天线林立也会妨碍飞机跟武器。关键是，舰载天线——其中许多高度超过20米——让军舰更易被敌军雷达发现。

在位于圣迭戈的美国海军空间与海战系统司令部（简称SPAWAR），一个拥有30多名工程师的小组，正设法解决上述问题。2007年，该小组领导人Daniel Tam边晨浴，边想到了个可能的答案，相当合适。既然盐水中的氯离子跟钠离子可导电，那么一股海水能替代一副金属天线吗？他沉思道。

去了趟五金店后，Tam先生发现这想法切实可行，就用一台价值80美元的水泵，一条15美元的橡胶管，一根20美元、称为电流探针、很容易插入手提收音机的电子装置，从圣迭戈湾的海水中，生成了一根大致4米高的水柱。靠这个，他能收发清晰信号。这项发明被持怀疑态度的同事戏称为“小便天线”，在研发的数年里，一直在微调改进，直到其发射距离超过了50公里（30英里）。

为制作一根海水天线，电流探针（一种电子线圈，尺寸跟形状大致相当于一个大炸面圈）要连接到一副无线电天线端子上。当盐水通过探针中部的孔喷出时，信号就能通过电磁感应传给这股水流。靠加长或缩短这根水柱，天线就能调节到相应的信号频率。例如，要制造短波无线电天线，18～24米高的水柱就够了。而要增加带宽，以传输更多数据，如视频，就得加粗水柱。该系统还十分合算。这种探针所耗电力还不如三台白炽台灯。

一艘军舰的金属天线，每副重量常超过3.5吨，遇到风暴或战争会损坏。而海水天线元件重量几近于无，容易装载，可作为备件方便提供——而到最后，就不只是备件了。但一艘舰只上的天线，并非都能同时使用，因此水柱可不断调节，特定时刻所需的各类天线都能得到。根据SPAWAR的数据，10副这样的海水天线可替代80副铜质天线。

天线越少，意味着反射回敌军雷达的信号越少。无论如何，海水对雷达波的反射性都不如金属。而假如一艘军舰必须格外悄无声息地行驶（意味着信号传播强度降至最低），舰长只要完全关闭喷水嘴就行了。

喷水柱的缺点之一，是风会撕裂它。然而SPAWAR的研究人员发现，盐水天线要是装入一根塑料管，遇到大风时，也能工作得一样好。管子顶端被封住，水升至中部，到顶端弹回来，然后沿管壁内侧向下滴流到底部，在管内循环。

上述创新也意味着，SPAWAR的发明并不限于海军。这种联通管设计令盐水天线也可在陆地上部署。其实，一群水兵已成功测试了一次。试验天线所用盐水，由淡水跟一小撮盐制成，效果跟预期一样。不过要是手头没盐，也别担心。用加了给他力牌（Gatorade）运动饮料的水柱，也工作良好。


注1：Liquid radio        
标题双关。源自美国明尼苏达州的一个电台名，Liquid Radio is a station that broadcasts an electronic music format using low power, homebrew transmitters，and it is based in southern Minnesota.该电台的URL为http://www.liquidradioonline.com/
同时在本文中指海水（liquid）制造的无线电（radio）天线。


注2：sore thumbs
一语双关。字面意思指军舰上林立的天线像许多竖起的受伤手指，而俗语指“痛苦而尴尬的事，引人注目的事”，表示这些铜质天线If placed too close together, antennae interfere with each other’s signals. They also get in the way of aircraft and weapons. And, crucially, naval antennae—many of them more than 20 metres tall—make warships more easily visible to enemy radar.

本文由译者 zhanyisky 提供 点击此处阅读双语版

085 Science and technology - Military communications.mp3