เนื่องจากคลื่นวิทยุความถี่ต่ำสุด (ELF) สามารถทะลุน้ำทะเลได้ลึกถึงระดับความลึกของเรือดำน้ำ จึงมีบางประเทศที่สร้างเครื่องส่งสัญญาณความถี่ต่ำสุดของกองทัพเรือเพื่อสื่อสารกับเรือดำน้ำขณะอยู่ใต้น้ำ มีรายงานในปี พ.ศ. 2561 ว่าจีนได้สร้างโรงงานความถี่ต่ำสุดที่ใหญ่ที่สุดในโลกซึ่งมีขนาดพอ ๆ กับนิวยอร์กซิตี้ เพื่อที่จะสื่อสารกับกองกำลังใต้น้ำโดยไม่ต้องขึ้นสู่ผิวน้ำ[26] กองทัพเรือสหรัฐ ในปี พ.ศ. 2525 ได้สร้างศูนย์สื่อสารใต้น้ำความถี่ต่ำสุดแห่งแรก โดยมีเครื่องส่งสัญญาณความถี่ต่ำสุดสองเครื่องที่ ทะเลสาบแคลม รัฐวิสคอนซิน และรีพับบลิค รัฐมิชิแกน[27] มันถูกปิดตัวลงในปี พ.ศ. 2547 กองทัพเรือรัสเซียดำเนินการส่งสัญญาณความถี่ต่ำสุด (ELF) ที่เรียกว่า ZEVS (Zeus) ที่มูร์มันสค์ บนคาบสมุทรโคลา[28] กองทัพเรืออินเดียมีสิ่งอำนวยความสะดวกด้านการสื่อสารความถี่ต่ำสุดอยู่ที่ฐานทัพเรือ INS Kattabomman เพื่อสื่อสารกับเรือดำน้ำชั้น Arihant และ Akula[13][29]

สายอากาศไดโพลกราวด์ที่ใช้สำหรับส่งคลื่นความถี่ต่ำสุด ซึ่งคล้ายกับสายอากาศทะเลสาบแคลมของกองทัพเรือสหรัฐ แสดงให้เห็นว่ามันทำงานอย่างไร มันทำหน้าที่เป็นสายอากาศแบบวงแหวนขนาดใหญ่ โดยกระแสสลับ I จากตัวส่งสัญญาณ P ผ่านสายส่งเหนือศีรษะ จากนั้นลึกลงไปในดินจากจุดเชื่อมต่อกราวด์หนึ่ง G ไปยังอีกจุดหนึ่ง จากนั้นผ่านสายส่งอีกสายหนึ่งกลับไปยังตัวส่งสัญญาณ สิ่งนี้จะสร้างสนามแม่เหล็กสลับ H ซึ่งแผ่คลื่นความถี่ต่ำสุดกระแสสลับจะแสดงไหลในทิศทางเดียวผ่านลูปเท่านั้นเพื่อความชัดเจน

คำอธิบาย

เนื่องจากการนำไฟฟ้า น้ำทะเลจึงป้องกันเรือดำน้ำจากคลื่นวิทยุความถี่สูงส่วนใหญ่ ทำให้การสื่อสารทางวิทยุกับเรือดำน้ำใต้น้ำที่ความถี่ปกติเป็นไปไม่ได้ อย่างไรก็ตาม สัญญาณในช่วงความถี่ต่ำสุด (ELF) สามารถทะลุลงไปลึกมาก ปัจจัยสองประการจำกัดการใช้ประโยชน์ของช่องทางการสื่อสารความถี่ต่ำสุด คือ: อัตราการส่งข้อมูลต่ำเพียงไม่กี่อักขระต่อนาที และในระดับที่น้อยกว่าลักษณะทางเดียวเนื่องจากไม่สามารถติดสายอากาศในขนาดที่ต้องการบนเรือดำน้ำ (สายอากาศจะต้องมีขนาดพิเศษเพื่อให้สามารถสื่อสารได้สำเร็จ) โดยทั่วไปแล้ว สัญญาณความถี่ต่ำสุด (ELF) ถูกใช้เพื่อสั่งให้เรือดำน้ำขึ้นสู่ระดับความลึกตื้นซึ่งสามารถรับการสื่อสารรูปแบบอื่นได้

ความลำบากในการสื่อสารความถี่ต่ำสุด

ปัญหาประการหนึ่งที่เกิดขึ้นเมื่อออกอากาศในช่วงความถี่ต่ำสุด (ELF) คือขนาดสายอากาศ เนื่องจากความยาวของสายอากาศต้องมีอย่างน้อยเป็นส่วนหนึ่งของความยาวของคลื่น ตัวอย่างเช่น สัญญาณ 3 เฮิรตซ์ มีความยาวคลื่นเท่ากับระยะทางที่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเดินทางผ่านตัวกลางที่กำหนดในเวลาหนึ่งส่วนสามของวินาที เมื่อดรรชนีการหักเหของตัวกลางมากกว่า 1 คลื่นความถี่ต่ำสุดจะแพร่กระจายช้ากว่าความเร็วแสงในสุญญากาศ ตามการใช้งานทางการทหาร ความยาวคลื่นคือ 299,792 กิโลเมตร (186,282 ไมล์) ต่อวินาที หารด้วย 50–85 เฮิรตซ์ ซึ่งเท่ากับความยาวประมาณ 3,500–6,000 กิโลเมตร (2,200–3,700 ไมล์) ซึ่งเทียบได้กับเส้นผ่านศูนย์กลางของโลกประมาณ 12,742 กิโลเมตร (7,918 ไมล์) เนื่องจากข้อกำหนดขนาดใหญ่นี้ ในการส่งสัญญาณระหว่างประเทศโดยใช้ความถี่ต่ำสุด (ELF) โลกจึงกลายเป็นส่วนสำคัญของสายอากาศ และจำเป็นต้องมีสายสัญญาณที่ยาวมากต่อลงสู่พื้น มีการใช้วิธีการต่าง ๆ เช่น การต่อความยาวทางไฟฟ้า เพื่อสร้างสถานีวิทยุในทางปฏิบัติที่มีขนาดเล็กลง

สหรัฐดูแลสถานที่สองแห่ง: ในป่าสงวนแห่งชาติเชควาเมกอน-นิโคเล็ต, วิสคอนซิน และในป่าสงวนแห่งชาติแม่น้ำเอสคานาบา, มิชิแกน (เดิมชื่อ โครงการแซงกวิ้น Project Sanguine จากนั้นลดขนาดและเปลี่ยนชื่อเป็น โครงการความถี่ต่ำสุด ก่อนการก่อสร้าง) จนกระทั่งถูกรื้อถอน โดยเริ่มในปลายเดือนกันยายน พ.ศ. 2547 ทั้งสองแห่งใช้สายไฟยาวที่เรียกว่าไดโพลกราวด์เป็นตัวนำ สายเหล่านี้มีหลายความยาว ตั้งแต่ 22.5 ถึง 45 กิโลเมตร (14.0 ถึง 28.0 ไมล์) เนื่องจากวิธีนี้ไม่มีประสิทธิภาพ เนื่องจากจำเป็นต้องใช้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมากในการใช้งานระบบ