Cum funcționează cablurile de comunicații submarine transoceanice

Întreaga noastră planetă este învelită strâns în rețele cu fir și fără fir pentru diverse scopuri. O proporție foarte mare din întreaga rețea de informații constă din cabluri de date. Și astăzi sunt așezate nu numai prin aer sau sub pământ, ci chiar și sub apă. Conceptul de cablu submarin nu este nou.

Începutul implementării primei astfel de idei ambițioase datează din 5 august 1858, când țările de pe două continente, Statele Unite și Marea Britanie, au fost în cele din urmă conectate printr-un cablu telegrafic transatlantic, care a rămas în stare bună timp de o lună. , dar în curând a început să se prăbușească și în cele din urmă s-a rupt din cauza coroziunii. Comunicarea de-a lungul traseului a fost restabilită în mod fiabil abia în 1866.

Patru ani mai târziu, a fost pus un cablu din Regatul Unit către India, care leagă direct Bombay și Londra. La dezvoltarea proiectelor au participat cei mai buni industriași și oameni de știință ai vremii: Wheatstone, Thomson, frații Siemens. Deși aceste evenimente au avut loc în urmă cu un secol și jumătate, chiar și atunci oamenii creau linii de comunicație lungi de mii de kilometri.

Lucrarea gândirii inginerești în acest domeniu și în alte domenii s-a dezvoltat și ea în 1956.se stabileşte şi o legătură telefonică cu America. Linia poate fi numită „voce de peste ocean”, ca și cartea cu același nume de Arthur Clarke, care spune povestea construcției acestei linii telefonice transoceanice.

Cu siguranță mulți sunt interesați de modul în care este proiectat cablul, conceput să funcționeze la o adâncime de până la 8 kilometri sub apă. Evident, acest cablu trebuie să fie durabil și absolut impermeabil, suficient de puternic pentru a rezista la presiunea enormă a apei, să nu fie deteriorat atât în ​​timpul instalării, cât și în timpul utilizării viitoare pentru mulți ani.

În consecință, cablul trebuie să fie realizat din materiale speciale care să permită menținerea caracteristicilor operaționale acceptabile ale liniei de comunicație chiar și sub sarcini mecanice de tracțiune, și nu numai în timpul instalării.

Luați în considerare, de exemplu, cablul de fibră optică Google de 9.000 de kilometri Pacific care a conectat Oregon și Japonia în 2015 pentru a oferi o capacitate de transfer de date de 60 TB/s. Costul proiectului a fost de 300 de milioane de dolari.

Partea de transmisie a cablului optic nu este neobișnuită în nimic. Caracteristica principală este protecția cablului de mare adâncime pentru a proteja miezul optic care transmite informații în timpul utilizării prevăzute la o adâncime atât de mare, crescând în același timp durata de viață a liniei de comunicație. Să ne uităm pe rând la toate componentele cablului.

Stratul exterior de izolație a cablurilor este realizat în mod tradițional din polietilenă. Alegerea acestui material ca acoperire externă nu este întâmplătoare.Polietilena este rezistentă la umiditate, nu reacționează cu alcalii și soluțiile sărate prezente în apa oceanului, iar polietilena nu reacționează nici cu acizii organici, nici cu acizii anorganici, inclusiv cu acidul sulfuric concentrat.

Și, deși apele oceanului mondial conțin toate elementele chimice ale tabelului periodic, polietilena este cea mai justificată și logică alegere aici, deoarece sunt excluse reacțiile cu apa de orice compoziție, ceea ce înseamnă că cablul nu va avea de suferit. mediul.

Polietilena a fost folosită ca izolație și în primele linii telefonice intercontinentale construite la mijlocul secolului XX. Dar, deoarece polietilena singură, datorită porozității sale naturale, nu este capabilă să protejeze complet cablul, se folosesc și straturi de protecție suplimentare.

Sub polietilenă este o peliculă de mylar, care este un material sintetic pe bază de tereftalat de polietilenă. Tereftalatul de polietilenă este inert din punct de vedere chimic, rezistent la medii foarte agresive, rezistența sa este de zece ori mai mare decât polietilena, rezistent la impact și uzură. Mylar a găsit o largă aplicație în industrie, inclusiv în spațiu, ca să nu mai vorbim de numeroase aplicații în ambalaje, textile etc.

Sub filmul mylar există o armătură, ai cărei parametri depind de caracteristicile și scopul unui anumit cablu. De obicei, este o împletitură solidă din oțel care conferă cablului rezistență și rezistență la sarcini mecanice externe. Radiația electromagnetică de la cablu poate atrage rechinii, care pot mușca cablul, iar pur și simplu a fi prins de uneltele de pescuit poate deveni o amenințare dacă nu există accesorii.

Prezența armăturii din oțel galvanizat vă permite să lăsați cablul în siguranță în partea de jos, fără a fi nevoie să îl puneți într-un șanț. Cablul este întărit în mai multe straturi de o bobină uniformă de sârmă, fiecare strat având o direcție de înfășurare diferită de cea precedentă. Drept urmare, masa unui kilometru a unui astfel de cablu ajunge la câteva tone. Dar aluminiul nu poate fi folosit deoarece în apa de mare ar reacționa cu formarea hidrogenului și acest lucru ar fi dăunător fibrelor optice.

Dar polietilena de aluminiu urmează armătura din oțel, merge ca un strat separat de ecranare și impermeabilizare. Aluminopolietilena este un material compozit din folie de aluminiu și folie de polietilenă lipite împreună. Acest strat este aproape invizibil într-un volum mare al structurii cablului, deoarece grosimea sa este de numai aproximativ 0,2 mm.

În plus, pentru a întări și mai mult cablul, există un strat de policarbonat. Este suficient de puternic în timp ce este ușor. Cu policarbonat, cablul devine și mai rezistent la presiune și impact, nu este o coincidență faptul că policarbonatul este folosit în producția de căști de protecție. Printre altele, policarbonatul are un coeficient ridicat de dilatare termică.

Sub stratul de policarbonat este o țeavă de cupru (sau aluminiu). Face parte din structura miezului cablului și acționează ca un scut. În interiorul acestui tub sunt direct tuburi de cupru cu fibre optice închise.

Numărul și configurația tuburilor de fibră optică pentru diferite cabluri pot fi diferite, dacă este necesar, tuburile sunt împletite corespunzător. Părțile metalice ale structurii servesc aici pentru alimentarea regeneratoarelor, care refac forma pulsului optic, care este inevitabil distorsionat în timpul transmisiei.

Un gel tixotrop hidrofob este plasat între peretele tubului și fibra optică.

Producția de cabluri de fibră optică de adâncime este de obicei situată cât mai aproape de mare, cel mai adesea în apropierea portului, deoarece un astfel de cablu cântărește multe tone, în timp ce este mai bine să-l asamblați din cele mai lungi bucăți posibile, cel puțin 4 kilometri fiecare (greutatea unei astfel de piese este de 15 tone !!!).

Transportul unui cablu atât de greu pe distanțe lungi nu este o sarcină ușoară. Pentru transportul terestru se folosesc platforme cu șine duble, astfel încât întreaga piesă să poată fi rulată fără a deteriora fibrele din interior.

În cele din urmă, cablul nu poate fi aruncat pur și simplu de pe navă — în apă. Totul trebuie să fie rentabil și sigur. Mai întâi primesc permisiunea de a folosi apele de coastă din diferite țări, apoi licența de a lucra etc.

Apoi efectuează sondaje geologice, evaluează activitatea seismică și vulcanică în zona de pozare, se uită la prognozele meteorologilor, calculează probabilitatea alunecărilor de teren subacvatice și alte surprize în zona în care se va întinde cablul.

Acestea țin cont de adâncimea, densitatea fundului, natura solului, prezența vulcanilor, a navelor scufundate și a altor obiecte străine care ar putea interfera cu lucrul sau ar putea necesita prelungirea cablului. Numai după detalii calibrate cu atenție până la cel mai mic detaliu încep să încarce cablul pe nave și să-l așeze.

Cablul este așezat continuu. Este transportat printr-un golf pe o navă până la locul de reproducere, unde se scufundă în fund. Aparatele desfășoară cablul la viteza corectă, menținând în același timp tensiunea pe măsură ce barca urmează traseul.Dacă cablul se rupe în timpul instalării, acesta poate fi ridicat la bord și reparat imediat.