Kako funkcioniraju prekooceanski podmorski komunikacijski kabeli

Cijeli naš planet čvrsto je umotan u žičane i bežične mreže za razne svrhe. Vrlo velik dio cijele ove informacijske mreže sastoji se od podatkovnih kabela. A danas se polažu ne samo zrakom ili pod zemljom, već čak i pod vodom. Koncept podmorskog kabela nije nov.

Početak realizacije prve takve ambiciozne ideje seže u 5. kolovoza 1858. godine, kada su države dvaju kontinenata, SAD-a i Velike Britanije, konačno spojene transatlantskim telegrafskim kabelom, koji je u ispravnom stanju ostao mjesec dana , ali se ubrzo počeo urušavati i na kraju se razbio uslijed korozije. Komunikacija duž trase pouzdano je obnovljena tek 1866. godine.

Četiri godine kasnije kabel iz Ujedinjenog Kraljevstva položen je u Indiju, izravno povezujući Bombay i London. U razvoju projekata sudjelovali su najbolji industrijalci i znanstvenici tog vremena: Wheatstone, Thomson, braća Siemens. Iako su se ti događaji zbili prije stoljeće i pol, već tada su ljudi stvarali komunikacijske linije duge tisućama kilometara.

Rad inženjerske misli u ovom i drugim područjima također se razvija 1956. godine.uspostavlja se i telefonska veza s Amerikom. Linija se može nazvati "glasom s druge strane oceana", poput istoimene knjige Arthura Clarkea koja govori o izgradnji ove prekooceanske telefonske linije.

Sigurno su mnogi zainteresirani za to kako je kabel dizajniran, dizajniran za rad na dubini do 8 kilometara pod vodom. Očito, ovaj kabel mora biti izdržljiv i apsolutno vodootporan, dovoljno jak da izdrži ogroman pritisak vode, da se ne ošteti ni tijekom postavljanja ni tijekom buduće upotrebe dugi niz godina.

Sukladno tome, kabel mora biti izrađen od posebnih materijala koji bi omogućili održavanje prihvatljivih radnih karakteristika komunikacijske linije čak i pod mehaničkim vlačnim opterećenjima, a ne samo tijekom instalacije.

Razmotrite, na primjer, Googleov pacifički optički kabel od 9000 kilometara koji je 2015. povezao Oregon i Japan kako bi omogućio prijenos podataka od 60 TB/s. Trošak projekta bio je 300 milijuna dolara.

Odašiljački dio optičkog kabela nije ni po čemu neobičan. Glavna značajka je zaštita dubokomorskog kabela kako bi se zaštitila optička jezgra koja odašilje informacije tijekom namjeravane upotrebe na tako velikoj dubini, dok se produljuje životni vijek komunikacijske linije. Pogledajmo redom sve komponente kabela.

Vanjski sloj izolacije kabela tradicionalno je izrađen od polietilena. Izbor ovog materijala kao vanjskog premaza nije slučajan.Polietilen je otporan na vlagu, ne reagira s alkalijama i otopinama soli prisutnim u oceanskoj vodi, a polietilen ne reagira ni s organskim ni s anorganskim kiselinama, uključujući čak ni koncentriranu sumpornu kiselinu.

I iako vode svjetskog oceana sadrže sve kemijske elemente periodnog sustava, polietilen je ovdje najopravdaniji i najlogičniji izbor, jer su isključene reakcije s vodom bilo kojeg sastava, što znači da kabel neće patiti od okoliš.

Polietilen je korišten kao izolacija iu prvim međukontinentalnim telefonskim linijama izgrađenim sredinom 20. stoljeća. Ali budući da sam polietilen zbog svoje prirodne poroznosti nije u stanju u potpunosti zaštititi kabel, koriste se i dodatni zaštitni slojevi.

Ispod polietilena je mylar film, koji je sintetički materijal na bazi polietilen tereftalata. Polietilen tereftalat je kemijski inertan, otporan na vrlo agresivna okruženja, čvrstoća mu je deset puta veća od polietilena, otporan na udarce i habanje. Mylar je našao široku primjenu u industriji, uključujući svemir, a da ne spominjemo brojne primjene u pakiranju, tekstilu itd.

Ispod mylar filma nalazi se armatura, čiji parametri ovise o karakteristikama i namjeni određenog kabela. Obično je to čvrsta čelična pletenica koja kabelu daje čvrstoću i otpornost na vanjska mehanička opterećenja. Elektromagnetsko zračenje iz kabela može privući morske pse, koji mogu pregristi kabel, a jednostavno zahvaćanje pribora za pecanje može postati prijetnja ako nema priključaka.

Prisutnost armature od pocinčanog čelika omogućuje vam da kabel sigurno ostavite na dnu bez potrebe da ga stavljate u rov. Kabel je ojačan u nekoliko slojeva ravnomjernim namotajem žice, pri čemu svaki sloj ima smjer namotavanja različit od prethodnog. Kao rezultat toga, masa jednog kilometra takvog kabela doseže nekoliko tona. Ali aluminij se ne može koristiti jer bi u morskoj vodi reagirao uz stvaranje vodika i to bi bilo štetno za optička vlakna.

Ali aluminijski polietilen slijedi čeličnu armaturu, ide kao zaseban sloj zaštite i hidroizolacije. Aluminopolietilen je kompozitni materijal od aluminijske folije i polietilenske folije zalijepljene zajedno. Ovaj sloj je gotovo nevidljiv u velikom volumenu strukture kabela, jer je njegova debljina samo oko 0,2 mm.

Osim toga, za dodatno jačanje kabela, postoji sloj polikarbonata. Dovoljno je jak dok je lagan. S polikarbonatom kabel postaje još otporniji na pritisak i udarce, pa se polikarbonat ne koristi slučajno u proizvodnji zaštitnih kaciga. Između ostalog, polikarbonat ima visok koeficijent toplinske ekspanzije.

Ispod polikarbonatnog sloja nalazi se bakrena (ili aluminijska) cijev. Dio je strukture jezgre kabela i djeluje kao oklop. Unutar ove cijevi su izravno bakrene cijevi sa zatvorenim optičkim vlaknima.

Broj i konfiguracija svjetlovodnih cijevi za različite kabele može biti različit, po potrebi se cijevi pravilno isprepliću. Metalni dijelovi strukture ovdje služe za napajanje regeneratora, koji vraćaju oblik optičkog pulsa, koji se neizbježno iskrivljuje tijekom prijenosa.

Između stijenke cijevi i optičkog vlakna postavljen je hidrofobni tiksotropni gel.

Proizvodnja dubinskih optičkih kabela obično se nalazi što bliže moru, najčešće u blizini luke, budući da je takav kabel težak više tona, a bolje ga je sastaviti od što duljih komada, najmanje 4 komada. kilometara svaki (težina takvog komada je 15 tona !!!).

Prijevoz ovako teškog kabela na velike udaljenosti nije lak zadatak. Za kopneni prijevoz koriste se dvostruke željezničke platforme tako da se cijeli komad može smotati bez oštećenja vlakana unutra.

Konačno, kabel se ne može jednostavno baciti s broda - u vodu. Sve mora biti isplativo i sigurno. Prvo dobivaju dopuštenje za korištenje obalnih voda od različitih zemalja, zatim dozvolu za rad itd.

Zatim provode geološka istraživanja, procjenjuju seizmičku i vulkansku aktivnost u području polaganja, gledaju prognoze meteorologa, izračunavaju vjerojatnost podvodnih klizišta i drugih iznenađenja na području gdje će kabel ležati.

Uzimaju u obzir dubinu, gustoću dna, prirodu tla, prisutnost vulkana, potopljenih brodova i drugih stranih predmeta koji bi mogli ometati rad ili zahtijevati produženje kabela. Tek nakon pomno kalibriranih detalja do najsitnijih detalja, kabel se počinje utovarivati ​​na brodove i polagati.

Kabel se polaže kontinuirano. Kroz zaljev se prevozi brodom do mrijestilišta, gdje tone na dno. Strojevi odmotavaju sajlu ispravnom brzinom, održavajući napetost dok brod slijedi rutu.Ako kabel pukne tijekom postavljanja, može se podići na brod i odmah popraviti.