对话海洋—在碧波上自由“冲浪”

蔡文博

1912年4月14日晚，世界上体积最庞大、内部设施最豪华的客运轮船—泰坦尼克号正在风平浪静的大西洋上全速航行，船上充溢着欢声笑语，然而乘客们并不知道，这趟从南安普顿至纽约的首航将成为一场死亡航行，等待他们的将是冰冷的海底。

随着海水源源不断地涌进船头，所有人都意识到大事不妙。船长决定求救，他下令发出烟火弹，同时使用老式的CQD遇难信号及国际通用的摩尔斯电码遇难信号SOS求救，遗憾的是离泰坦尼克号最近的加利福尼亚号关闭了电报机，没能接收到求救信息。其他相距500海里内的7艘邮轮虽然全速前进，也来不及赶往现场，次日凌晨2时20分泰坦尼克号沉入大西洋底。

一个世纪过去了，船舶在海上航行又有了哪些通信手段？船舶又是如何接收气象及海况信息，如何发送救援信息的呢？泰坦尼克号的悲剧是否还会再次发生？

无线电呼叫：传统的海上通信

无线电通信是一种传统的海上通信方式。20世纪初，不少船舶就装备了简易的无线电通信电台。100年来，船舶无线电台的巨大发展也是由惨痛的教训换来的。泰坦尼克号海难事故中，尽管有超过700人在无线电台的帮助下获救，但同时也揭示了海上无线电通信在保障船舶航行安全的机制和技术上存在缺陷。1913年，英国伦敦因此举行了第一届国际海上人命安全会议，规定船上无线电电台必须24小时开通，额外配备备用电池，同时对船上无线电台值班人员的值守时间做了明确的规定。

随着航海业务和无线电技术的发展，船舶无线电台由最开始的长波和中波电台，转变成现在的短波电台，通信手段越来越丰富，通信的业务量也大幅增长。无线电台凭借着低廉的价格和较远的通信距离成为了船舶通信和救援的标配。现代船舶电台装备种类繁多，有主（备用）收发信机、甚高频无线电话、无线电报自动报警器等，其原理都是利用电报、传真、电话等方式实现中频（MF）、高频（HF）、甚高频（VHF）等不同频段无线电信号的通信。

大喇叭开始广播了：海上安全信息播发系统

从泰坦尼克号海难事故中可以看出，海上救援僅依靠船舶间的互救显然是不够的，还需要建立一个船舶与岸上、不同船籍、不同海域的救援协调和通信机制。为了保障全球船舶的航行安全，海上安全信息播发系统负责及时有效地由岸上向航行的船舶提供包括航行警告、气象警告、气象预报和其他海上紧急信息在内的海上航行的安全信息。这项海上安全信息播发业务称为世界航行警告业务（WWNWS）。

国际海事组织（IMO）和国际海道测量组织（IHO）为了协调各区域的世界航行警告业务，按地理位置和电波可能覆盖的范围，把世界划分为16个航行警告区，每一区域都由一个指定的协调国负责。世界航行警告业务由远海域的NAVAREA（Navigation Area）业务、岸基的NAVTEX（Navigation Telex）业务和本地业务组成。前两项业务涉及国际间协调的航行警告，本地警告业务完全由本国主管部门协调完成。

1987年，中国沿海部署建立了海上安全信息播发系统，正式开展NAVTEX业务。2016年，海上安全信息数字广播系统（NAVDAT）在上海试运行，覆盖了中国近海400海里的范围。NAVDAT系统的数据传输速率也达到15～25千比特/秒，是NAVTEX的360倍，可以高速传输海洋、气象预警报等图表信息。

千里眼和顺风耳：海上卫星通信

尽管无线电海上通信成本低、方便快捷，但由于海上风云莫测，受电离层起伏和大气干扰影响，限制了通信的距离和稳定性。1976年，美国先后发射了3颗海事通信卫星，从此船舶无线电通信便跨入了采用卫星微波频段通信的新时期。海事卫星（INMARSAT）与船站、岸站之间分别采用“L波段”和“C波段”的微波进行通信，其中“L波段”降低了信号在大气中的传播损耗和雨水衰减，“C波段”则便于与国际卫星通信系统的连接，由此可以实现全球范围的服务。

没出过海的朋友们可能会有一个误区，以为开通了移动的“全球通”业务就可以跨国在海上打电话了。“全球通”之所以能在全球范围内通话，是因为移动通信运营商租用了国外的基站。但是在基站辐射不到的茫茫海面上，“全球通”也无法联通。目前，各大移动通信运营商都在海边的山顶、岛屿上建立了一些基站，这些基站可以覆盖80千米左右。所以当船舶航行在近岸靠近陆地的海面上，手机还是有信号的。但如果离岸边太远，就会出现手机信号弱、无法双向联通、掉线、通话时断时续等通话问题。

在乘坐大型邮轮出海的时候，可以在甲板上找到海事卫星终端，它可以为游客提供通话、上网等服务。由于远洋船舶遍布各大洋甚至两极海域，通信业务分散且服务范围广，海事卫星通信采用按需分配的方式通信，通信的成本相当高。手机拨打卫星电话比较贵，大概一分钟60元，卫星电话拨打手机每分钟也要5～8元，所以在邮轮上尽量多享受美食和娱乐节目，少煲电话粥或刷朋友圈。

海事卫星通话费这么贵，那还有没有相对便宜的通信方式呢？答案是肯定的。中国自主研发的北斗卫星导航系统，除了具有定位、导航、授时三大服务外，还支持短报文的通信。北斗卫星导航定位系统于2007年就已经开始在“南沙渔船船位监控管理系统”中得到应用。随后，沿海省或直辖市陆续开展了“渔船安全救助信息系统”建设。截至2012年7月，中国有近4.5万艘海洋渔船配备了北斗卫星终端设备。要知道海洋捕捞业是世界公认的风险度较高的行业之一，每年都造成大量的人员伤亡和渔船海难事故。2007—2016年《中国海洋灾害公报》的统计结果显示：受风暴潮、海浪、海冰灾害的侵袭，十年间中国沿海各省（自治区、直辖市），沉没损毁船只超过6万艘。现在利用船上的北斗终端，在中国近海范围内从事海上作业的渔民可以用手机APP与岸上渔船安全救助中心取得联络，也可以跟家人互发消息。渔民接收家属的短信完全免费，渔民往家里发一条短信的价格也不过0.3元。

渔船不但可以接收到岸上的海洋和气象预报，还可以将船上观测到的风速、风向等气象信息回传到岸上，这些实时观测数据又能进一步提高海洋气象预报的精度。要知道，面向茫茫大海，卫星、浮标等观测手段的精度、覆盖范围还远远不及陆上。2017年11月5日，中国第三代导航卫星顺利升空，它标志着中国正式开始建造“北斗”全球卫星导航系统。2018年年底前，还将发射18颗北斗三号组网卫星，覆盖“一带一路”沿线，到时候将在“数据传输带宽”和“覆盖范围”等方面为远洋渔业、远洋运输提供更好的通信服务。

集大成者：全球海上遇险与安全系统

全球海上遇险与安全系统（即GMDSS， Global Maritime Distress and Safety System），主要由前面提到的无线电通信系统、海上安全信息播发系统和卫星通信系统—海事卫星通信系统（INMARSAT）和全球卫星搜救系统[COS-PAS/SARSAT，采用由近地轨道卫星（LEOSAR）和静止轨道卫星（GEOSAR）组成的网络]三大部分构成，为船舶从近海、远洋到两极航行提供有力的安全保障。

著名的极地考察船雪龙号就装备了一套A类GMDSS系统，以及海事卫星通信系统（INMARSAT）B站、C站各一套。从2013年雪龙号极地考察船成功营救被困南极的俄罗斯客轮，到组织雪龙号自救，最终利用气象、海冰监测及预报信息设计撤离方案，冲出浮冰区，在此过程中海上通信系统都发挥了很重要的作用。应该说，有了这么多有效的海上通信和安全航行保障手段，现代版的泰坦尼克号事件已经很难再次出现了。