Во многих районах Арктики и Антарктики на протяжении нескольких месяцев радио является единственно возможной связью с остальным миром. В высоких широтах радиосвязь снимает ощущение изолированности от внешнего мира, позволяя обмениваться информацией, новостями, а при необходимости запросить помощь.
В аварийных ситуациях зачастую именно радио становится той спасительной ниточкой, которая дает возможность отыскать терпящих бедствие среди хаоса торосов и разводий Центрального Полярного бассейна или на заледенелых просторах Антарктиды. Поэтому в полярных экспедициях средствам связи принадлежит особо важная роль. Между тем условия для работы радиостанций в высоких широтах далеки от идеальных. Полярные сияния, магнитные и ионосферные бури, зависящие от солнечной активности, значительно затрудняют радиосвязь и иногда прерывают ее на длительное время. Это явление получило название «непрохождение радиоволн». В этом случае связь не удается установить порой в течение нескольких суток, а то и недель, несмотря на исправность радиостанции. Серьезно осложняется радиоприем в полярных широтах при пурге. Переносимые сильным ветром кристаллы снега, ударяясь о металлические провода антенны, создают в них статические заряды электричества, что резко повышает общий уровень помех.
Подчас воздействие метелей столь велико, что они порождают удивительные электрические явления. Так, участники Австралийской антарктической экспедиции могли неоднократно наблюдать наэлектризован ность различных предметов в виде огней святого Эльма. Временами, когда эти эффекты были особенно сильными, ночной дежурный мог по этим огням находить края и проволочные растяжки метеобудки, очертания которой напоминали при этом пиротехнические огни или электрическую уличную рекламу. Углы ящиков и выступы пород светились бледно-голубым светом. То же самое можно было наблюдать на концах одежды, на рукавицах…
В таких условиях для обеспечения радиосвязи нередко приходится идти на различные ухищрения. Например, первый радист южнополярной станции Пионерская Е.Т. Ветров, чтобы избавиться от пурговых помех, во время метели просто уложил одну из антенн в снег. Вскоре ее занесло, а поскольку снег — прекрасный изолятор, то такая антенна отлично работала и в пургу.
Наиболее эффективная мера борьбы с пурговыми помехами — использование в радиосвязи частотной модуляции. В случае невозможности использования частотной модуляции некоторого снижения пурговых помех можно достичь рядом пассивных средств, таких как укладывание антенн в снег или их расположение вдоль направления господствующего ветра. Оказывается также полезным переход на работу на возможно более высоких частотах коротковолнового диапазона, так как с увеличением рабочей частоты уровень помех уменьшается.
В советское время в экспедициях для местной связи между группами, проводящими полевые исследования, использовались радиостанции «Урожай». Качество такой связи было очень плохим. Тем не менее полярники нашли выход и из этой ситуации. Данная радиостанция, предназначенная для голосовых сообщений, была снабжена телефонной трубкой с клапаном, при нажатии которого включался микрофон. Включение микрофона сопровождалось ясно различимым щелчком. Таким образом, нажимая на клапан так же, как на телеграфный ключ, удавалось передавать сообщений морзянкой.
Как уже отмечалось, среди причин, значительно осложняющих радиосвязь в высоких широтах, не последнее место занимают полярные сияния. При этом на тех трассах радиолиний, у которых конечный пункт находится в зоне полярных сияний, создаются наихудшие условия для распространения радиоволн. На линии, проходящей внутри полярной шапки, надежность прохождения радиоволн максимальна. Весьма высокая надежность связи наблюдается на линиях, пересекающих зону полярных сияний, если конечные пункты находятся далеко от нее.
Наблюдения за распространением радиоволн в высоких широтах показывают, что наилучшую связь обеспечивают короткие волны. Так, связь с наземными радиостанциями в Антарктиде радиоцентр Мирного осуществляет, в основном, на коротких волнах. Рабочие частоты выбираются в зависимости от расстояния. Для расстояния до 1000 км наилучшей считается частота 6,2 Мгц, для больших расстояний — частоты 11-12 Мгц. Эти же частоты применяются для связи с судами и самолетами. На радиолинии Восток — Мирный протяженностью 1410 км наиболее устойчиво проходят короткие волны в диапазоне 6-12 Мгц. В «утренние» и «вечерние» часы полярной ночи связь поддерживается на частотах 6-9 Мгц, а в полярный день и «околополуденные» часы полярной ночи — 10-12 Мгц. На радиолинии Восток — Лазарев и Мирный — Лазарев протяженностью около 3000 км в любое время суток уверенно проходит частота 12 Мгц. Условия радиосвязи изменяются и при переходе от полярного дня к полярной ночи. Так, радисты южнополярной станции Восток установили, что в это время ухудшается слышимость дальних радиостанций, расположенных в Западной Европе и СНГ. Наоборот, более близкие радиостанции проходят уверенно, особенно в «утренние» часы. В «вечерние» часы полярной ночи хорошо слышны дальние радиостанции в диапазоне 7 Мгц. В период полярного дня слышимость сигналов в этом диапазоне частот ухудшается.
В высоких широтах в суточном ходе поглощения радиоволн наблюдается два максимума: предполуденный (наибольший) и полуночный. Наименьшее поглощение отмечается в вечерние часы. Эти часы могут быть наиболее благоприятными для связи на коротких линиях. Посезонам наибольшее поглощение соответствует равноденственным периодам, наименьшее — летним.
Средние волны в полярных районах не находят широкого применения. Они используются лишь для связи на близкие расстояния (150-200 км) и радиопеленгования — привода самолетов. Применение волн этого диапазона для связи с самолетами и наземными радиостанциями ограничивается в Антарктике малым радиусом действия средневолновых передатчиков на трассах, проходящих над материком. Так, дальность приема на самолете сигналов средневолнового передатчика при частоте 30 кГц и мощности 1000 Вт составляет в сторону моря более 800 км, вдоль побережья (на запад и восток) -около 750 км и в глубь материка (на юг) — не более 300 км. По этой же причине пеленгование самолетов, работающих в Антарктике, также проводится и на коротких волнах.
Наиболее точный и устойчивый пеленг получается на самой низкой слышимой частоте.
Для передвижных систем связи большое значение имеют вес, габариты и потребление электроэнергии. Наиболее экономично и эффективно эти требования могут удовлетворить однополосные системы коротковолновой радиосвязи с частичным или полным подавлением несущей частоты, позволяющие осуществить качественный обмен информацией на большие расстояния при относительно низких мощностях передающих устройств. При слабых сигналах и быстрых затуханиях в зоне полярных сияний и возмущений геомагнитного поля однополосная модуляция, как показала практика, значительно эффективнее двухполосной амплитудной модуляции. Поэтому однополосные коротковолновые системы связи получили широкое распространение, особенно в Антарктике, в частности для поддержания радиосвязи с полевыми партиями, санно-гусеничными поездами, судами и самолетами.
Характеристиками, необходимыми для работы в высоких широтах, обладают радиостанции низовой связи, которыми оснащены современные армии. Эти радиостанции весьма неприхотливы и способны функционировать в сложных климатических условиях. 0 разнообразии выпускаемой в мире приемопередающей аппаратуры военной связи можно составить представление по сборникам Jane’s Military communications, ежегодно выпускаемым английским издательством Jane’s PS Ltd. Однако на использование подобных средств связи законодательством наложен ряд ограничений, кроме того, они весьма дороги.
Более доступна аппаратура любительской связи. Примером современных высокочастотных радиостанций любительской связи могут служить TS-440S фирмы Kenwood и IC-735 фирмы КОМ. Радиостанция TS-440S мощностью 200 Вт работает в диапазоне 1.8-29.7 Мгц. Она обеспечивает следующие виды работ: однополосную модуляцию (верхнюю или нижнюю боковую), амплитудную и частотную модуляцию, амплитудную и частотную телеграфию. Настройка производится с помощью микроконтроллера, в запоминающем устройстве которого могут быть записаны данные для автоматической установки 100 частот. Данные о рабочей частоте и виде передачи отображаются на встроенном дисплее. Масса станции около 7,3 кг. Схожие характеристики имеет радиостанция IC-735 мощностью 100 Вт. Обе эти радиостанции приводятся лишь как некий ориентир. Конечно можно ограничиться более простыми моделями с меньшим набором функций и меньшей мощностью, что благотворно скажется как на габаритах и массе радиостанции, так и на ее цене.
Коротковолновые радиостанции передатчика не более 10 Вт с эффективными антеннами типа «симметричный диполь» и «наклонный луч» способны обеспечить связь на большие расстояния. Антенна «наклонный луч» проволочная, состоит из активного луча и противовеса длиной по 17 м. Для упрощения при работе на частотах свыше 4 МГц лучи укорачивают до 10 м. Активный луч при помощи мачты или местных предметов поднимают на высоту не менее б м. Противовес располагают вдоль земли на высоте около 0,5 м. Такая антенна способна обеспечить связь как на близкие, до 60 км (земным лучом), так и на дальние, до нескольких сотен километров (пространственным лучом) расстояния. Недостатком антенны является наличие мертвой зоны (зоны отсутствия приема) на расстояниях 80-120 км. Антенна проста, удобна и в свернутом виде занимает мало места.
Антенна «симметричный диполь» ~ диполь с симметричным питанием и длиной лучей по 20 м. Для удобства обычно развертывают одну мачту высотой 10-12 м, на вершине которой закрепляют середину антенны. Другие концы лучей через растяжки закрепляют у земли. С помощью такой антенны можно осуществить связь на значительные расстояния практически без мертвых зон. Антенны «наклонный луч» и «симметричный диполь», обеспечивающие связь на большие расстояния, используются в коротковолновых радиостанциях на остановках. На ходу коротковолновые радиостанции могут работать только со штыревыми антеннами на относительно небольшие расстояния. Как правило, используют штыревые антенны двухметровой (реже четырехметровой) высоты. Для удобства переноски штыревые антенны изготавливают разборными, в виде нескольких свинчивающихся колен (по 30-40 см каждое) или по принципу антенны Куликова: металлический трос с катушкообразными звеньями и пружинным зажимом. В развернутом виде такая антенна представляет собой упругий штырь, а при ослаблении зажима может быть свернута и уложена в небольшой чехол. Штыревая антенна имеет круговую диаграмму направленности, что позволяет работать как земным, так и пространственным лучом. Дальность связи определяется мощностью передатчика и рабочей частотой, которая, в свою очередь, зависит от времени суток и года.
Неблагоприятные климатические условия высоких широт оказывают существенное влияние на аккумуляторные батареи для радиостанции. Под воздействием низких температур воздуха емкость батарей может существенно снизиться. Чтобы этого избежать, необходимо утеплять их любыми средствами — держать под одеждой или в спальном мешке.
