Kaip veikia transokeaniniai povandeniniai ryšio kabeliai
Visa mūsų planeta yra tvirtai apgaubta laidiniais ir belaidžiais tinklais įvairiems tikslams. Labai didelę viso šio informacinio tinklo dalį sudaro duomenų kabeliai. Ir šiandien jie klojami ne tik oru ar po žeme, bet net po vandeniu. Povandeninio kabelio koncepcija nėra nauja.
Pirmosios tokios ambicingos idėjos įgyvendinimo pradžia siekia 1858 metų rugpjūčio 5 dieną, kai dviejų žemynų – JAV ir Didžiosios Britanijos – šalys pagaliau buvo sujungtos transatlantiniu telegrafo kabeliu, kuris išliko geros būklės mėnesį. , tačiau netrukus pradėjo griūti ir galiausiai sulūžo dėl korozijos. Susisiekimas trasoje patikimai atkurtas tik 1866 m.
Po ketverių metų kabelis iš Jungtinės Karalystės buvo nutiestas į Indiją, tiesiogiai jungiantis Bombėjų ir Londoną. Kuriant projektus dalyvavo geriausi to meto pramonininkai ir mokslininkai: Wheatstone, Thomson, broliai Siemens. Nors šie įvykiai vyko prieš pusantro amžiaus, jau tada žmonės kurdavo tūkstančių kilometrų ilgio ryšio linijas.
Inžinerinės minties darbas šioje ir kitose srityse taip pat vystėsi 1956 m.užmezgamas ir telefoninis ryšys su Amerika. Šią liniją galima pavadinti „balsu iš anapus vandenyno“, kaip to paties pavadinimo Arthuro Clarke'o knygoje, kurioje pasakojama apie šios transokeaninės telefono linijos tiesimą.
Tikrai daugelis domisi, kaip suprojektuotas kabelis, skirtas veikti iki 8 kilometrų gylyje po vandeniu. Akivaizdu, kad šis kabelis turi būti patvarus ir absoliučiai atsparus vandeniui, pakankamai tvirtas, kad atlaikytų didžiulį vandens slėgį, kad nebūtų pažeistas tiek montuojant, tiek ateityje naudojant daugelį metų.
Atitinkamai, kabelis turi būti pagamintas iš specialių medžiagų, kurios leistų išlaikyti priimtinas ryšio linijos eksploatacines charakteristikas net esant mechaninėms tempimo apkrovoms, o ne tik montavimo metu.
Apsvarstykite, pavyzdžiui, „Google“ 9 000 km ilgio Ramiojo vandenyno šviesolaidinį kabelį, kuris 2015 m. sujungė Oregoną ir Japoniją, kad būtų galima perduoti 60 TB/s duomenų perdavimo spartą. Projekto kaina siekė 300 milijonų dolerių.
Optinio kabelio perdavimo dalis nėra neįprasta. Pagrindinis bruožas yra giliavandenio kabelio apsauga, siekiant apsaugoti optinę šerdį, perduodančią informaciją numatytu naudojimu tokiame dideliame gylyje, kartu pailginant ryšio linijos tarnavimo laiką. Pažvelkime į visus kabelio komponentus paeiliui.
Išorinis kabelio izoliacijos sluoksnis tradiciškai pagamintas iš polietileno. Šios medžiagos kaip išorinės dangos pasirinkimas nėra atsitiktinis.Polietilenas yra atsparus drėgmei, nereaguoja su vandenyno vandenyje esančiais šarmais ir druskų tirpalais, o polietilenas nereaguoja nei su organinėmis, nei su neorganinėmis rūgštimis, įskaitant net koncentruotą sieros rūgštį.
Ir nors pasaulio vandenyno vandenyse yra visi periodinės lentelės cheminiai elementai, būtent polietilenas čia yra pateisinamas ir logiškiausias pasirinkimas, nes reakcijos su bet kokios sudėties vandeniu neįtraukiamos, o tai reiškia, kad kabelis nenukentės. aplinka.
Polietilenas buvo naudojamas kaip izoliacija ir pirmosiose tarpžemyninėse telefono linijose, pastatytose XX amžiaus viduryje. Bet kadangi vien polietilenas dėl savo natūralaus poringumo negali visiškai apsaugoti laido, naudojami ir papildomi apsauginiai sluoksniai.
Po polietilenu yra milaro plėvelė, kuri yra sintetinė medžiaga, pagaminta iš polietileno tereftalato. Polietileno tereftalatas yra chemiškai inertiškas, atsparus labai agresyviai aplinkai, jo stiprumas dešimt kartų didesnis nei polietileno, atsparus smūgiams ir dilimui. „Mylar“ plačiai pritaikyta pramonėje, įskaitant kosmosą, jau nekalbant apie daugybę pritaikymų pakavimo, tekstilės ir kt.
Po mylaro plėvele yra armatūra, kurios parametrai priklauso nuo konkretaus kabelio savybių ir paskirties. Paprastai tai yra tvirta plieninė pynė, kuri suteikia kabeliui tvirtumo ir atsparumo išorinėms mechaninėms apkrovoms. Elektromagnetinė spinduliuotė iš kabelio gali pritraukti ryklius, kurie gali įkąsti laidą, o tiesiog užkliūti už žvejybos reikmenų gali tapti grėsme, jei nėra armatūros.
Cinkuoto plieno armatūros buvimas leidžia saugiai palikti kabelį apačioje, nereikia jo įdėti į tranšėją. Kabelis keliais sluoksniais sutvirtintas lygia vielos spirale, kiekvieno sluoksnio vyniojimo kryptis skiriasi nuo ankstesnio. Dėl to vieno kilometro tokio kabelio masė siekia kelias tonas. Tačiau aliuminio naudoti negalima, nes jūros vandenyje jis reaguotų su vandenilio susidarymu ir tai kenktų optiniams pluoštams.
Tačiau aliuminio polietilenas seka plieninę armatūrą, jis eina kaip atskiras ekranavimo ir hidroizoliacijos sluoksnis. Aliuminiopolietilenas yra sudėtinė aliuminio folijos ir polietileno folijos, suklijuotos kartu, medžiaga. Šis sluoksnis yra beveik nepastebimas dideliame kabelio konstrukcijos tūryje, nes jo storis yra tik apie 0,2 mm.
Be to, norint dar labiau sustiprinti kabelį, yra polikarbonato sluoksnis. Jis pakankamai stiprus, būdamas lengvas. Naudojant polikarbonatą, kabelis tampa dar atsparesnis spaudimui ir smūgiams, neatsitiktinai polikarbonatas naudojamas apsauginių šalmų gamyboje. Be kita ko, polikarbonatas turi didelį šiluminio plėtimosi koeficientą.
Po polikarbonato sluoksniu yra varinis (arba aliuminio) vamzdis. Tai yra kabelio šerdies struktūros dalis ir veikia kaip skydas. Šio vamzdžio viduje yra tiesiogiai variniai vamzdeliai su uždaromis optinėmis skaidulomis.
Šviesolaidžių vamzdžių skaičius ir konfigūracija skirtingiems kabeliams gali būti skirtinga, esant poreikiui, vamzdeliai tinkamai susipynę. Metalinės konstrukcijos dalys čia maitina regeneratorius, kurie atkuria optinio impulso formą, kuri neišvengiamai iškreipiama perdavimo metu.
Hidrofobinis tiksotropinis gelis dedamas tarp vamzdelio sienelės ir optinio pluošto.
Giliavandenių šviesolaidinių kabelių gamyba dažniausiai vyksta kuo arčiau jūros, dažniausiai prie uosto, nes toks kabelis sveria daug tonų, tuo tarpu geriau jį surinkti iš kuo ilgesnių dalių, mažiausiai 4 kilometrų kiekvienas (tokio gabalo svoris yra 15 tonų!!!).
Pervežti tokį sunkų kabelį dideliu atstumu nėra lengva užduotis. Sausumos transportui naudojamos dvigubos bėgių platformos, kad visą gabalą būtų galima suvynioti nepažeidžiant viduje esančių pluoštų.
Galiausiai, kabelio negalima tiesiog išmesti iš laivo – į vandenį. Viskas turi būti ekonomiška ir saugi. Pirmiausia jie gauna leidimą naudotis įvairių šalių pakrantės vandenimis, tada licenciją dirbti ir pan.
Tada atlieka geologinius tyrimus, įvertina seisminį ir vulkaninį aktyvumą klojimo vietoje, žiūri į meteorologų prognozes, skaičiuoja povandeninių nuošliaužų ir kitų netikėtumų tikimybę toje vietoje, kur gulės kabelis.
Juose atsižvelgiama į gylį, dugno tankį, grunto pobūdį, ugnikalnių, nuskendusių laivų ir kitų pašalinių objektų buvimą, kurie gali trukdyti darbui arba reikalauti pratęsti kabelį. Tik kruopščiai iki smulkiausių detalių sukalibravus kabelį pradedama krauti į laivus ir tiesti.
Kabelis klojamas nuolat. Jis per įlanką laivu gabenamas į nerštavietę, kur nugrimzta į dugną. Mašinos išvynioja trosą tinkamu greičiu, išlaikydamos įtampą, kai valtis eina maršrutu.Jei montavimo metu kabelis nutrūktų, jį galima pakelti į laivą ir nedelsiant suremontuoti.