Ako fungujú transoceánske podmorské komunikačné káble

Celá naša planéta je pevne zabalená do káblových a bezdrôtových sietí na rôzne účely. Veľmi veľkú časť celej tejto informačnej siete tvoria dátové káble. A dnes sa kladú nielen vzduchom alebo pod zemou, ale dokonca aj pod vodou. Koncept podmorského kábla nie je nový.

Začiatok realizácie prvej takejto ambicióznej myšlienky sa datuje od 5. augusta 1858, keď sa krajiny dvoch kontinentov, USA a Veľkej Británie, konečne spojili transatlantickým telegrafným káblom, ktorý zostal v dobrom stave mesiac. , ale čoskoro sa začali zrútiť a nakoniec sa zlomili v dôsledku korózie. Komunikácia pozdĺž trasy bola spoľahlivo obnovená až v roku 1866.

O štyri roky neskôr bol položený kábel zo Spojeného kráľovstva do Indie, ktorý priamo spájal Bombaj a Londýn. Na vývoji projektov sa podieľali najlepší priemyselníci a vedci tej doby: Wheatstone, Thomson, bratia Siemensovci. Hoci sa tieto udalosti odohrali pred poldruha storočím, už vtedy ľudia vytvárali komunikačné linky dlhé tisíce kilometrov.

V roku 1956 sa rozvinula aj práca inžinierskeho myslenia v tejto a iných oblastiach.je nadviazané aj telefonické spojenie s Amerikou. Linku možno nazvať „hlas spoza oceánu“, ako rovnomennú knihu od Arthura Clarka, ktorá rozpráva príbeh o vybudovaní tejto zaoceánskej telefónnej linky.

Určite mnohých zaujíma, ako je navrhnutý kábel navrhnutý na prácu v hĺbke až 8 kilometrov pod vodou. Je zrejmé, že tento kábel musí byť odolný a absolútne vodotesný, dostatočne pevný, aby vydržal enormný tlak vody, aby sa nepoškodil ani pri inštalácii, ani pri budúcom používaní na mnoho rokov.

V súlade s tým musí byť kábel vyrobený zo špeciálnych materiálov, ktoré by umožnili zachovať prijateľné prevádzkové vlastnosti komunikačnej linky aj pri mechanickom zaťažení ťahom, a to nielen počas inštalácie.

Zoberme si napríklad 9 000-kilometrový tichomorský optický kábel od spoločnosti Google, ktorý v roku 2015 prepojil Oregon a Japonsko, aby poskytoval prenosovú kapacitu 60 TB/s. Náklady na projekt boli 300 miliónov dolárov.

Vysielacia časť optického kábla nie je ničím nezvyčajná. Hlavnou vlastnosťou je ochrana hlbokomorského kábla na ochranu optického jadra prenášajúceho informácie pri jeho zamýšľanom použití v takej veľkej hĺbke a zároveň zvyšuje životnosť komunikačného vedenia. Pozrime sa postupne na všetky komponenty kábla.

Vonkajšia vrstva izolácie káblov je tradične vyrobená z polyetylénu. Výber tohto materiálu ako vonkajšieho náteru nie je náhodný.Polyetylén je odolný voči vlhkosti, nereaguje s alkáliami a soľnými roztokmi prítomnými v oceánskej vode a polyetylén nereaguje ani s organickými, ani s anorganickými kyselinami, vrátane koncentrovanej kyseliny sírovej.

A hoci vody svetového oceánu obsahujú všetky chemické prvky periodickej tabuľky, je to polyetylén, ktorý je tu najoprávnenejšou a najlogickejšou voľbou, pretože reakcie s vodou akéhokoľvek zloženia sú vylúčené, čo znamená, že kábel nebude trpieť prostredie.

Polyetylén bol použitý ako izolácia a v prvých medzikontinentálnych telefónnych linkách vybudovaných v polovici 20. storočia. Ale keďže samotný polyetylén v dôsledku svojej prirodzenej pórovitosti nie je schopný úplne chrániť kábel, používajú sa aj ďalšie ochranné vrstvy.

Pod polyetylénom je mylarová fólia, čo je syntetický materiál na báze polyetyléntereftalátu. Polyetyléntereftalát je chemicky inertný, odolný voči veľmi agresívnemu prostrediu, jeho pevnosť je desaťkrát vyššia ako polyetylén, odolný voči nárazom a opotrebovaniu. Mylar našiel široké uplatnenie v priemysle, vrátane kozmického priestoru, nehovoriac o početných aplikáciách v obaloch, textíliách atď.

Pod mylarovým filmom sa nachádza armatúra, ktorej parametre závisia od vlastností a účelu konkrétneho kábla. Zvyčajne ide o pevný oceľový oplet, ktorý dáva káblu pevnosť a odolnosť voči vonkajšiemu mechanickému zaťaženiu. Elektromagnetické žiarenie z kábla môže prilákať žraloky, ktoré môžu kábel prehrýzť a jednoduché zachytenie rybárskym náčiním sa môže stať hrozbou, ak nie je k dispozícii žiadne príslušenstvo.

Prítomnosť výstuže z pozinkovanej ocele umožňuje bezpečne ponechať kábel na dne bez toho, aby ste ho museli dávať do výkopu. Kábel je vystužený v niekoľkých vrstvách rovnomerným zvitkom drôtu, pričom každá vrstva má smer vinutia odlišný od predchádzajúcej. Výsledkom je, že hmotnosť jedného kilometra takéhoto kábla dosahuje niekoľko ton. Ale hliník nemožno použiť, pretože v morskej vode by reagoval za vzniku vodíka a to by bolo škodlivé pre optické vlákna.

Ale hliníkový polyetylén nasleduje po oceľovej výstuži, ide ako samostatná vrstva tienenia a hydroizolácie. Aluminopolyetylén je kompozitný materiál z hliníkovej fólie a polyetylénovej fólie zlepených dohromady. Táto vrstva je vo veľkom objeme káblovej konštrukcie takmer neviditeľná, pretože jej hrúbka je len asi 0,2 mm.

Okrem toho na ďalšie spevnenie kábla je vrstva polykarbonátu. Je dostatočne pevný a zároveň ľahký. S polykarbonátom sa kábel stáva ešte odolnejším voči tlaku a nárazu, nie náhodou sa polykarbonát používa pri výrobe ochranných prílb. Polykarbonát má okrem iného vysoký koeficient tepelnej rozťažnosti.

Pod polykarbonátovou vrstvou je medená (alebo hliníková) rúrka. Je súčasťou konštrukcie jadra kábla a pôsobí ako tienenie. Vo vnútri tejto trubice sú priamo medené trubice s uzavretými optickými vláknami.

Počet a konfigurácia trubíc z optických vlákien pre rôzne káble môže byť rôzna, v prípade potreby sú trubice správne prepletené. Kovové časti konštrukcie tu slúžia na napájanie regenerátorov, ktoré obnovujú tvar optického impulzu, ktorý je pri prenose nevyhnutne skreslený.

Medzi stenu trubice a optické vlákno je umiestnený hydrofóbny tixotropný gél.

Výroba hlbokomorských optických káblov sa zvyčajne nachádza čo najbližšie k moru, najčastejšie v blízkosti prístavu, keďže takýto kábel váži veľa ton, pričom je lepšie ho poskladať z čo najdlhších kusov, minimálne 4 kilometrov každý (hmotnosť takéhoto kusu je 15 ton !!!).

Preprava takého ťažkého kábla na veľkú vzdialenosť nie je ľahká úloha. Pre pozemnú prepravu sa používajú dvojité koľajové plošiny, takže celý kus možno zrolovať bez poškodenia vlákien vo vnútri.

Napokon, kábel nemožno jednoducho vyhodiť z lode – do vody. Všetko musí byť nákladovo efektívne a bezpečné. Najprv dostanú povolenie na používanie pobrežných vôd z rôznych krajín, potom licenciu na prácu atď.

Potom robia geologické prieskumy, posudzujú seizmickú a sopečnú činnosť v oblasti pokládky, pozerajú predpovede meteorológov, vypočítavajú pravdepodobnosť podvodných zosuvov pôdy a iných prekvapení v oblasti, kde bude kábel ležať.

Zohľadňujú hĺbku, hustotu dna, charakter pôdy, prítomnosť sopiek, potopených lodí a iných cudzích predmetov, ktoré by mohli prekážať pri práci alebo vyžadovať predĺženie kábla. Až po starostlivo nakalibrovaných detailoch do najmenších detailov začnú kábel nakladať na lode a ukladať ho.

Kábel je položený nepretržite. Cez záliv sa na lodi prepraví na neresisko, kde klesne ku dnu. Stroje odvíjajú lano správnou rýchlosťou pri udržiavaní napätia, keď loď sleduje trasu.Ak sa kábel počas inštalácie pretrhne, možno ho zdvihnúť na palubu a okamžite opraviť.