Kuinka valtameren merenalaiset viestintäkaapelit toimivat

Koko planeettamme on tiukasti kääritty langallisiin ja langattomiin verkkoihin eri tarkoituksiin. Hyvin suuri osa tästä koko tietoverkosta koostuu datakaapeleista. Ja nykyään niitä ei lasketa vain ilmassa tai maan alla, vaan jopa veden alla. Merenalaisen kaapelin käsite ei ole uusi.

Ensimmäisen näin kunnianhimoisen idean toteutus alkoi 5. elokuuta 1858, jolloin kahden mantereen maat, Yhdysvallat ja Iso-Britannia, lopulta yhdistettiin transatlanttisella lennätinkaapelilla, joka pysyi hyvässä kunnossa kuukauden ajan. , mutta alkoi pian romahtaa ja lopulta hajosi korroosion vuoksi. Yhteys reitin varrella palautettiin luotettavasti vasta vuonna 1866.

Neljä vuotta myöhemmin kaapeli Iso-Britanniasta laskettiin Intiaan yhdistäen Bombayn ja Lontoon suoraan. Hankkeiden kehittämiseen osallistuivat tuon ajan parhaat teollisuusmiehet ja tiedemiehet: Wheatstone, Thomson, Siemensin veljekset. Vaikka tapahtumat tapahtuivat puolitoista vuosisataa sitten, ihmiset loivat jo silloin tuhansien kilometrien pituisia viestintälinjoja.

Myös insinöörityö tällä ja muilla aloilla kehittyi vuonna 1956.myös puhelinyhteys Amerikkaan muodostetaan. Linjaa voidaan kutsua "ääneksi valtameren toiselta puolelta", kuten Arthur Clarken samanniminen kirja, joka kertoo tarinan tämän valtameren ylittävän puhelinlinjan rakentamisesta.

Varmasti monet ovat kiinnostuneita kaapelin suunnittelusta, joka on suunniteltu toimimaan jopa 8 kilometrin syvyydessä veden alla. Tämän kaapelin on luonnollisesti oltava kestävä ja täysin vedenpitävä, riittävän vahva kestämään valtavaa vedenpainetta, jotta se ei vaurioidu sekä asennuksen että tulevan käytön aikana useiden vuosien ajan.

Tämän vuoksi kaapelin on oltava valmistettu erikoismateriaaleista, jotka mahdollistavat tietoliikennelinjan hyväksyttävien toimintaominaisuuksien ylläpitämisen myös mekaanisissa vetokuormituksessa, ei vain asennuksen aikana.

Harkitse esimerkiksi Googlen 9 000 kilometrin pituista Tyynenmeren kuitukaapelia, joka yhdisti Oregonin ja Japanin vuonna 2015 tarjoamaan tiedonsiirtokyvyn 60 TB/s. Hankkeen hinta oli 300 miljoonaa dollaria.

Optisen kaapelin lähettävä osa ei ole millään tavalla epätavallinen. Pääominaisuus on syvänmeren kaapelin suojaus optisen ytimen suojaamiseksi, joka lähettää tietoa sen tarkoitetun käytön aikana niin suuressa syvyydessä, ja samalla pidentää viestintälinjan käyttöikää. Katsotaanpa kaikkia kaapelin komponentteja vuorotellen.

Kaapelieristeen ulkokerros on perinteisesti valmistettu polyeteenistä. Tämän materiaalin valinta ulkoiseksi pinnoitteeksi ei ole sattumaa.Polyeteeni kestää kosteutta, ei reagoi valtameriveden alkalien ja suolaliuosten kanssa, eikä polyeteeni reagoi orgaanisten tai epäorgaanisten happojen, mukaan lukien väkevän rikkihapon, kanssa.

Ja vaikka maailmanmeren vedet sisältävät kaikki jaksollisen järjestelmän kemialliset elementit, polyeteeni on tässä oikeutetuin ja loogisin valinta, koska reaktiot minkä tahansa koostumuksen veden kanssa ovat poissuljettuja, mikä tarkoittaa, että kaapeli ei kärsi ympäristö.

Polyeteeniä käytettiin eristeenä ja ensimmäisissä mannertenvälisissä puhelinlinjoissa, jotka rakennettiin 1900-luvun puolivälissä. Mutta koska polyeteeni yksinään sen luonnollisen huokoisuuden vuoksi ei pysty suojaamaan kaapelia täysin, käytetään myös lisäsuojakerroksia.

Polyeteenin alla on mylar-kalvo, joka on polyeteenitereftalaattipohjainen synteettinen materiaali. Polyeteenitereftalaatti on kemiallisesti inerttiä, kestää erittäin aggressiivisia ympäristöjä, sen lujuus on kymmenen kertaa suurempi kuin polyeteenin, kestää iskuja ja kulutusta. Mylar on löytänyt laajan sovelluksen teollisuudessa, mukaan lukien avaruudessa, puhumattakaan lukuisista sovelluksista pakkauksissa, tekstiileissä jne.

Mylar-kalvon alla on ankkuri, jonka parametrit riippuvat tietyn kaapelin ominaisuuksista ja tarkoituksesta. Yleensä se on kiinteä teräspunos, joka antaa kaapelille lujuuden ja kestävyyden ulkoisille mekaanisille kuormituksille. Kaapelin sähkömagneettinen säteily voi houkutella haita, jotka voivat purra kaapelia, ja pelkkä kalastusvälineisiin jääminen voi olla uhka, jos varusteita ei ole.

Galvanoidun teräsvahvikkeen ansiosta voit jättää kaapelin turvallisesti pohjaan ilman, että sitä tarvitsee laittaa kaivantoon. Kaapeli on vahvistettu useissa kerroksissa tasaisella lankakelalla, jolloin jokaisen kerroksen käämityssuunta on erilainen kuin edellisellä. Tämän seurauksena tällaisen kaapelin kilometrin massa saavuttaa useita tonneja. Mutta alumiinia ei voida käyttää, koska merivedessä se reagoisi vedyn muodostumisen kanssa ja tämä olisi haitallista optisille kuiduille.

Mutta alumiinipolyeteeni seuraa teräsvahviketta, se toimii erillisenä suoja- ja vedeneristyskerroksena. Alumiinipolyeteeni on alumiinifolion ja polyeteenifolion yhdistelmämateriaali, joka on liimattu yhteen. Tämä kerros on lähes näkymätön suuressa kaapelirakenteen tilavuudessa, koska sen paksuus on vain noin 0,2 mm.

Lisäksi kaapelin vahvistamiseksi edelleen on polykarbonaattikerros. Se on riittävän vahva ollessaan kevyt. Polykarbonaatilla kaapelista tulee entistä kestävämpi paineita ja iskuja vastaan, ei ole sattumaa, että polykarbonaattia käytetään suojakypärän valmistuksessa. Muun muassa polykarbonaatilla on korkea lämpölaajenemiskerroin.

Polykarbonaattikerroksen alla on kupari- (tai alumiini-) putki. Se on osa kaapelin sydänrakennetta ja toimii suojana. Tämän putken sisällä on suoraan kupariputkia suljetuilla optisilla kuiduilla.

Eri kaapeleiden optisten kuituputkien lukumäärä ja kokoonpano voivat olla erilaisia, tarvittaessa putket kietoutuvat kunnolla toisiinsa. Rakenteen metalliosat toimivat tässä tehonlähteenä regeneraattoreille, jotka palauttavat optisen pulssin muodon, joka väistämättä vääristyy lähetyksen aikana.

Hydrofobinen tiksotrooppinen geeli asetetaan putken seinämän ja optisen kuidun väliin.

Syvänmeren valokuitukaapeleiden tuotanto sijoitetaan yleensä mahdollisimman lähelle merta, useimmiten sataman lähelle, koska tällainen kaapeli painaa monta tonnia, kun taas on parempi koota se pisimmistä mahdollisista kappaleista, vähintään 4 kilometriä kukin (sellaisen kappaleen paino on 15 tonnia !!!).

Näin raskaan kaapelin kuljettaminen pitkiä matkoja ei ole helppo tehtävä. Maakuljetuksissa käytetään kaksoiskiskotasoja, jotta koko kappale voidaan rullata rullalle vahingoittamatta sisällä olevia kuituja.

Lopuksi kaapelia ei voida yksinkertaisesti heittää aluksesta veteen. Kaiken on oltava kustannustehokasta ja turvallista. Ensin he saavat luvan käyttää rannikkovesiä eri maista, sitten luvan työskennellä jne.

Sitten he tekevät geologisia tutkimuksia, arvioivat seismisen ja vulkaanisen toiminnan laskeutumisalueella, katsovat meteorologien ennusteita, laskevat vedenalaisten maanvyörymien ja muiden yllätysten todennäköisyyden alueella, jossa kaapeli sijaitsee.

Niissä otetaan huomioon syvyys, pohjan tiheys, maaperän luonne, tulivuorten, uppoaneiden alusten ja muiden vieraiden esineiden läsnäolo, jotka voivat häiritä työtä tai vaatia kaapelin jatkamista. Vasta huolellisesti kalibroitujen yksityiskohtien jälkeen he alkavat ladata kaapelia laivoille ja asentaa sen.

Kaapeli vedetään jatkuvasti. Se kuljetetaan lahden kautta laivalla kutualueelle, jossa se uppoaa pohjaan. Koneet kelaavat vaijerin auki oikealla nopeudella säilyttäen samalla jännityksen, kun vene seuraa reittiä.Jos kaapeli katkeaa asennuksen aikana, se voidaan nostaa koneeseen ja korjata välittömästi.