Hur transoceaniska ubåtskommunikationskablar fungerar

Hela vår planet är tätt insvept i trådbundna och trådlösa nätverk för olika ändamål. En mycket stor del av hela detta informationsnät består av datakablar. Och idag läggs de inte bara med luft eller under jord, utan även under vatten. Konceptet med en sjökabel är inte nytt.

Början av genomförandet av den första sådana ambitiösa idén går tillbaka till den 5 augusti 1858, när länderna på två kontinenter, USA och Storbritannien, slutligen förenades med en transatlantisk telegrafkabel, som förblev i gott skick i en månad , men började snart kollapsa och gick slutligen sönder på grund av korrosion. Kommunikationen längs rutten återställdes tillförlitligt först 1866.

Fyra år senare lades en kabel från Storbritannien till Indien som förbinder Bombay och London direkt. Den tidens bästa industrimän och vetenskapsmän deltog i utvecklingen av projekten: Wheatstone, Thomson, bröderna Siemens. Även om dessa händelser ägde rum för ett och ett halvt sekel sedan, skapade människor redan då kommunikationslinjer som var tusentals kilometer långa.

Arbetet med ingenjörstänk inom detta och andra områden utvecklades också 1956.en telefonförbindelse med Amerika upprättas också. Linjen kan kallas "röst från andra sidan havet", som boken med samma namn av Arthur Clarke, som berättar historien om konstruktionen av denna transoceaniska telefonlinje.

Säkert är många intresserade av hur kabeln är designad, designad för att fungera på ett djup av upp till 8 kilometer under vatten. Självklart måste denna kabel vara hållbar och absolut vattentät, stark nog att stå emot enorma vattentryck, för att inte skadas både under installation och vid framtida användning i många år.

Följaktligen måste kabeln vara gjord av speciella material som gör det möjligt att bibehålla acceptabla driftsegenskaper för kommunikationslinjen även under mekaniska dragbelastningar, och inte bara under installationen.

Tänk till exempel Googles 9 000 kilometer långa Stillahavsfiberkabel som kopplade ihop Oregon och Japan 2015 för att ge en dataöverföringskapacitet på 60 TB/s. Kostnaden för projektet var 300 miljoner dollar.

Den sändande delen av den optiska kabeln är inte ovanlig i någonting. Huvudfunktionen är skyddet av djuphavskabeln för att skydda den optiska kärnan som sänder information under dess avsedda användning på ett så stort djup, samtidigt som kommunikationslinjens livslängd ökar. Låt oss titta på alla komponenter i kabeln i sin tur.

Det yttre lagret av kabelisolering är traditionellt tillverkat av polyeten. Valet av detta material som en extern beläggning är inte av misstag.Polyeten är resistent mot fukt, reagerar inte med alkalier och saltlösningar som finns i havsvatten, och polyeten reagerar inte med vare sig organiska eller oorganiska syror, inklusive koncentrerad svavelsyra.

Och även om vattnet i världshavet innehåller alla kemiska element i det periodiska systemet, är det polyeten som är det mest motiverade och logiska valet här, eftersom reaktioner med vatten av vilken sammansättning som helst är uteslutna, vilket innebär att kabeln inte kommer att drabbas av miljön.

Polyeten användes som isolering och i de första interkontinentala telefonlinjerna som byggdes i mitten av 1900-talet. Men eftersom enbart polyeten, på grund av sin naturliga porositet, inte kan skydda kabeln helt, används också ytterligare skyddsskikt.

Under polyetenen finns en mylarfilm, som är ett syntetiskt material baserat på polyetentereftalat. Polyetentereftalat är kemiskt inert, resistent mot mycket aggressiva miljöer, dess styrka är tio gånger högre än polyeten, resistent mot stötar och slitage. Mylar har funnit bred tillämpning inom industrin, inklusive rymd, för att inte tala om många tillämpningar inom förpackningar, textilier, etc.

Under mylarfilmen finns en armatur, vars parametrar beror på egenskaperna och syftet med en viss kabel. Det är vanligtvis en solid stålfläta som ger kabeln styrka och motstånd mot yttre mekaniska belastningar. Elektromagnetisk strålning från kabeln kan locka till sig hajar, som kan bita i kabeln, och att bara fångas av fiskeredskap kan bli ett hot om det inte finns några beslag.

Närvaron av galvaniserad stålförstärkning gör att du säkert kan lämna kabeln i botten utan att behöva lägga den i ett dike. Kabeln är förstärkt i flera lager av en jämn trådspole, där varje lager har en lindningsriktning som skiljer sig från det föregående. Som ett resultat når massan av en kilometer av en sådan kabel flera ton. Men aluminium kan inte användas eftersom det i havsvatten skulle reagera med bildning av väte och detta skulle vara skadligt för de optiska fibrerna.

Men aluminiumpolyeten följer stålarmeringen, den går som ett separat lager av skärmning och tätskikt. Aluminiumpolyeten är ett kompositmaterial av aluminiumfolie och polyetenfolie limmade ihop. Detta skikt är nästan osynligt i en stor volym av kabelstrukturen, eftersom dess tjocklek endast är cirka 0,2 mm.

Dessutom, för att ytterligare stärka kabeln, finns det ett lager av polykarbonat. Den är tillräckligt stark samtidigt som den är lätt. Med polykarbonat blir kabeln ännu mer motståndskraftig mot tryck och slag, det är ingen slump att polykarbonat används vid tillverkning av skyddshjälmar. Bland annat har polykarbonat en hög värmeutvidgningskoefficient.

Under polykarbonatskiktet finns ett kopparrör (eller aluminium). Den är en del av kabelkärnstrukturen och fungerar som en skärm. Inuti detta rör finns direkt kopparrör med slutna optiska fibrer.

Antalet och konfigurationen av optiska fiberrör för olika kablar kan vara olika, vid behov är rören ordentligt sammanflätade. Metalldelarna i strukturen tjänar här till att driva regeneratorerna, som återställer formen på den optiska pulsen, som oundvikligen förvrängs under överföringen.

En hydrofob tixotrop gel placeras mellan rörväggen och den optiska fibern.

Produktionen av djuphavsfiberoptiska kablar är vanligtvis belägen så nära havet som möjligt, oftast nära hamnen, eftersom en sådan kabel väger många ton, medan det är bättre att montera den från de längsta möjliga bitarna, minst 4 kilometer vardera (vikten på en sådan bit är 15 ton !!!).

Att transportera en så tung kabel över långa sträckor är ingen lätt uppgift. För landtransporter används dubbla rälsplattformar så att hela stycket kan rullas ihop utan att skada fibrerna inuti.

Slutligen kan kabeln inte bara kastas från fartyget – i vattnet. Allt ska vara kostnadseffektivt och säkert. Först får de tillstånd att använda kustvatten från olika länder, sedan licens att arbeta osv.

Sedan gör de geologiska undersökningar, bedömer seismisk och vulkanisk aktivitet i utläggningsområdet, tittar på meteorologernas prognoser, beräknar sannolikheten för undervattensskred och andra överraskningar i området där kabeln kommer att ligga.

De tar hänsyn till djupet, bottens densitet, jordens natur, närvaron av vulkaner, sjunkna fartyg och andra främmande föremål som kan störa arbetet eller kräva förlängning av kabeln. Först efter noggrant kalibrerade detaljer in i minsta detalj börjar de lasta kabeln på fartyg och lägga den.

Kabeln läggs kontinuerligt. Den transporteras genom en vik på ett fartyg till lekplatsen, där den sjunker till botten. Maskinerna lindar av kabeln i rätt hastighet samtidigt som de håller spänningen medan båten följer rutten.Om kabeln går sönder under installationen kan den hissas ombord och repareras omedelbart.