传纸条、打有线电话,金矿事故救援为啥还用原始通讯方式?

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来源:中国科普博览

山东栖霞笏山金矿爆炸事故,牵动着全国人民的心!截至26日最新消息显示,已有11人成功升井,10人确认遇难,仍有一人处于失联状态,搜救仍在进行,事故原因也在调查中。

1月17日,救援团队打通了一个钻孔,通过纸条与被困人员取得联系,了解到被困矿工们的具体状况。而后的一段时间中,都是靠着薄薄的纸条联系着地面与井下,直到后来才传入了有线电话与井内建立了稳定的联系。

在通信手段如此多样化的今天,为什么我们还要靠最原始的介质——纸条、电话线和井下被困人员保持通讯?往下送一部手机不可以吗?

矿井下通讯方式多样,但事故发生时都容易崩

其实矿用通讯手段有很多,大致分为依靠实体传输通道的有线与依靠无线信号的无线两种通讯方式。

通过有线通讯的方式主要有两种,漏泄通信和感应通信均可满足人在井下的通信需求。

漏泄通信是通过漏泄电缆传输信号。其中用到的漏泄电缆内部金属线并没有完全被屏蔽,而是在电缆上开有漏泄槽,在电缆内部传输的一部分信号能通过漏泄槽的孔漏泄到外部,提供给移动的接收机以达到通信目的。

而感应通信则主要是依靠矿道内金属导管(矿井内的金属导轨或传输管道等)实现。

通过以上两种方式,现代矿井工作能够实现即时、快速的通信。但是这个两种方式仍然有其短板。漏泄通信的漏泄槽之间相隔较远,因此很依赖于信号接受体本身的移动,换句话说,需要依靠携带接收机的矿工们。

另一方面,两者的实现都是基于实体的传输线,一旦发生事故,本身铺设的传输线遭到严重损坏时,日常井下工作联络网也会遭到破坏。

事实上,还有一种叫做透地通信的矿井应急通信,会将长达百米的天线埋入地下实现通讯。矿井事故中,天线容易被损坏,所以在严重事故中这些依靠原来矿井传输通道的通信方法可能根本不可行。

依靠实体传输通道的有线易被破坏,那换成无线通讯呢?

其实,大多数主要基于无线的通信手段,比如移动通信等,在矿井作业中也变得越来越普遍。但是在事故矿井内,通信空间受损,会导致无线信号的质量大大下降,或是彻底失效。此外,大功率的电信号也有可能导致矿井内易燃物爆炸。因此,包括手机和卫星在内的无线通信也不能成为有效的矿井应急通信手段。

这也是为什么在灾情较为严重的矿井事故中,用的都是看起来十分“愚笨”的通信方式,例如敲击传声、传纸条和送入有线电话等,而这些方法,也被证明是最可靠的。

古老媒介上的生命重托

1963年,西德莱格德镇的若干名被困矿工就是通过钢索传声这一方式最终获救。被困矿工们仅依靠一瓶茶和有限的食物,在地下坚持了两周,从而缔造了“莱格德奇迹”。

栖霞矿难发生后,爆炸导致矿井通道被严重破坏,救援队伍无法确定被困人员的具体位置,更不知道被困人员的具体伤亡情况,只能先尝试尽快钻通通往被困人员身处区域的钻孔。幸运的是,1月17日下午,3号钻孔成功贯穿到五中段,并收到了井下传来的敲击声。

正是这些敲击声,在事发后第一次向救援队伍传递了井下仍有幸存人员的信号。之后,通过狭窄的钻孔用绳索和管道将补给品送入地下,同时通过绳索带出的纸条确定被困矿工的大概情况,再送入有线电话与内部建立稳定的联系。

在地下矿灾的极端环境下,实物为媒介的传输和有线通信是最稳定省时的通信手段,正是这些平平无奇的通信手段为被困人员的成功生还提供了可能。

极端环境下的通讯挑战

其实不仅是地下,地表和地外的许多极端环境都在考验人类的通信能力。

在远离城市的山区,3G、4G网络减弱,但2G信号的存在感却得以增强。登山队在7500米以上的珠穆朗玛峰甚至也可以接收到基站的2G信号,所以仅仅是去珠峰旅游的话,大可不必担心你的手机会瘫痪。但是如果继续向山顶无基站覆盖的地域深入,就只能寻求卫星的帮助了。

虽然卫星在矿井下帮不了什么忙,但是处于无遮挡的地表,即使是无人区,也可以使用卫星电话。顾名思义,卫星电话是直接使用卫星作为中转的电话通信方式。当然它的缺点也很明显,一是成本高昂,一般只会用来支持登山或科考等活动;二是因为传输的目标是地外的卫星,信号很容易受到大气,甚至是太阳活动的影响。当下卫星电话除了登山和科考中得到应用,也成为了远洋船只与陆地之间重要的通讯手段。

离开陆地,深入海洋。在深海中,因为发射的无线电信号会受到水质、洋流、水下动植物、障碍物等的影响,无线通信的效率会变得非常低。除此之外,海水对光传输的巨大衰减作用也致使光通信不可用。所以在深海,海底光纤和水声通信成为了目前最被广泛使用的水下通信方式。

想必大家对海底光缆并不陌生,但是海底光缆的主要作用是沟通被海洋分隔开的两块儿陆地。而水声探测则可以支持深海探测器等水下作业的机器与人类进行沟通。因为考虑到海水压力和海水腐蚀的影响,水下通信设备也往往拥有严苛的制造标准。

我们再走远一点,如果漂泊于浩瀚无垠的太空中,此时唯一可用的通信方式只剩无线电波了,因为只有电磁波可以在太空的真空环境中传播。当然光也属于电磁波,但是因为直线传输的特点,光信号会被各种天体所阻挡,因此似乎只有无线电波可以担此大任。

不论是高耸的世界屋脊、遥远的外太空,还是未知的地下和海洋,都与我们的日常生活遥不可及。但是应用于这些极端环境的各类通信方式却支持了人类探索这些区域,从而使人类在恶劣的环境下依然生存得游刃有余。

从古老的实体传声,到现代化的光电通信,人类通信方式的发展支撑着我们走得更远、看得更广,但是无论身处什么样极端环境,人类通信最初的意义都是保持联系,构建联结。有的时候看似强大的通信却不敌一张纸条,再多样化的手段可能到头来都汇集成一句话:

因为相连,所以拥有希望!

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