16 августа 1858 года королева Виктория и президент США Джеймс Бьюкенен обменялись поздравлениями по телеграфу, открыв таким образом первый трансатлантический кабель, соединяющий Британскую Северную Америку с Ирландией. Это был не просто обмен мгновенными сообщениями: для отправки приветствия королевы из 103 слов по кабелю длиной 3200 километров потребовалось почти 16 часов.
Телеграфировать в таком медленном темпе приходилось потому, что из-за огромной ёмкости и сопротивления длинного кабеля короткие импульсы тока буквально «расплывались» и сливались с шумом на приёмном конце. В итоге приходилось передавать один и тот же сигнал несколько раз подряд — увы, автоматической коррекции ошибок тогда еще не существовало.
Тем не менее, по сравнению с почтовыми пароходами, которым требуется в среднем 10 дней для пересечения Атлантики, кабель давал огромное улучшение скорости для срочной связи.
Путь до этой важной вехи в быстрой передаче информации между континентами был сложен и долог. Изобретатель Сэмюэль Морс впервые предложил связать два материка кабелем в 1840 году. Прогресс в реализации проекта начался в середине 1850-х годов, когда американский предприниматель Сайрус У. Филд начал вкладывать значительные средства в телеграфирование.
Филд сколотил свое состояние в бумажной промышленности к 34 годам. Первым телеграфным проектом, в который он вложил деньги, была линия связи между с Сент-Джонсом, Ньюфаундленд, и Нью-Йорком, рассчитанная канадским инженером Фредериком Ньютоном Гисборном. Предприятие никогда не приносило высоких доходов, но энтузиазм Филда в отношении телеграфии от этого ничуть не уменьшился. В течение следующего десятилетия он инвестировал свои собственные деньги и сплотил других инвесторов и изобретателей, чтобы сформировать несколько телеграфных компаний.

Кусочек того самого первого кабеля.
Самой смелой из них была Атлантическая телеграфная компания (АТК). Филд и английские инженеры Джон Уоткинс Бретт и Чарльз Тилстон Брайт, оба специалисты по подводной телеграфии, основали компанию в 1856 году с целью прокладки трансатлантического кабеля. Правительства Великобритании и США согласились субсидировать этот проект.
К тому времени наземная телеграфная связь была уже хорошо налажена, и несколько более коротких подводных кабелей были развернуты в Европе и Соединенных Штатах. Тем не менее, большая длина трансатлантического кабеля создавала некоторые уникальные проблемы, особенно потому, что не хватало знаний по передаче информации на такие большие расстояния, да и конструкция кабеля была под вопросом.
Морс и британский физик Майкл Фарадей считали, что проводящие сигнал жилы подводного кабеля должны быть как можно более тонкими, чтобы снизить задержку сигнала. К тому же чем толще провод, тем больше у него электрическая емкость — а, значит, тем больший ток нужен для работы. Эдуард Оранж Уайлдман Уайтхаус, электрик Атлантической телеграфной компании, разделял эту точку зрения.
Другая точка зрения была представлена Уильямом Томсоном (позже лорд Кельвин). Он утверждал, что величина задержки была обратно пропорциональна квадрату длины кабеля. Томсон предложил использовать сердечник большого диаметра из самой чистой меди, чтобы уменьшить сопротивление. Брайт, главный инженер проекта, разделял мнение Томсона. Этот дизайн был значительно тяжелее и дороже, чем тот, который был предложен Морсом и Фарадеем, поэтому АТК не приняла его.

Компания Gutta Percha Co. произвела жилы и изоляцию кабеля. Сердечник состоял из семи жил медной проволоки, скрученных вместе, и его конечный диаметр составил 0,21 сантиметр. Готовый сердечник весил 550 кг на километр, что было значительно легче, чем почти 1800 кг/км в решении, предложенном Томсоном и Брайтом. Медный сердечник ​​был обернут в три слоя гуттаперчи — латексного материала, который производят из смолы деревьев с тем же названием. Затем изолированный сердечник покрывали просмоленной пенькой и обматывали железной проволокой. Готовый кабель был около 16 миллиметров в диаметре.
В то время ни одно судно не могло нести весь необходимый подводный кабель, поэтому груз был разделен между двумя военными кораблями, HMS Агамемнон и USSF Ниагара, оба из которых были переоборудованы для перевозки груза. Потребовалось три недели, чтобы загрузить весь кабель. Поглазеть на это зрелище собирались толпы людей, а событие активно раздувалось в прессе в обоих частях света.

Разматывание кабеля на корабле Агамемнон.
Конечно, наличие двух кораблей означало, что в какой-то момент они должны будут встретиться и соединить части кабеля. И вновь возникли разногласия по поводу того, как это лучше сделать.
Брайт высказался за то, чтобы соединить кабель в середине океана, а затем направить корабли в противоположных направлениях, разматывая кабель в воду. Уайтхаус и другие электрики предложили начать прокладку кабеля в Ирландии и срастить обе половины после того, как будет проложена первая. Этот план позволял иметь непрерывный контакт с берегом, что давало возможность постоянно тестировать кабель. С другой стороны, преимущество плана Брайта заключалось в том, чтобы сократить время прокладки кабеля вдвое, тем самым уменьшая вероятность нарваться на шторм в океане.
Директора компании изначально выбрали план Уайтхауса. Ниагара и Агамемнон встретились в Квинстауне, Ирландия, чтобы проверить части кабеля, временно подключив их концы. После успешной передачи тестового сигнала корабли направились в залив Валентия, чтобы начать свою миссию в сопровождении USS Саскуэханна и HMS Леопард. Также к флоту присоединились корабли поддержки HMS Эдвайс и HMS Циклоп.
Работа по прокладке началась 5 августа 1857 года. Первая часть, так называемый береговой кабель, был серьезно усилен для защиты от волн, течений, камней и якорей. Но менее чем в 10 километрах от берега кабель зацепился за часть оборудования для его прокладки и порвался. Флот вернулся в порт.
Один из кораблей поддержки вытащил оборванную часть, и члены экипажа срастили ее с оставшейся частью берегового кабеля на Ниагаре. Флот снова отправился в путь. Когда они полностью размотали весь береговой кабель, команда прикрепила его конец к океанскому кабелю и стала медленно опускать его на дно.
В течение следующих нескольких дней прокладка кабеля продолжалась. Между Уайтхаусом на берегу и Филдом, Морсом и Томсоном на борту существовала почти непрерывная связь, хотя Морс большую часть времени был недееспособен из-за морской болезни.

Маршрут, по которому прокладывали первый трансатлантический кабель.
Механизм прокладки кабеля работал с трудом. Кабель иногда сбрасывался с колеса, а смола от него скапливалась в канавках и ее приходилось счищать. Чтобы кабель выходил с контролируемой скоростью, требовалось постоянное регулирование тормозов механизма. Отдельный человек должен был постоянно балансировать ими с учетом скорости корабля и океанских течений. В отличную погоду и в штиль это было несложно. Но погода может быть переменчивой, а люди подвержены ошибкам.
Около 3:45 утра 11 августа корма Ниагары провалилась в ложбину между волн. Когда корабль снова поднялся на гребень, давление на кабель увеличилось. В этот момент тормоза должны быть отпущены, но это не было сделано. Кабель порвался и погрузился на безвозвратную глубину.
Филд сразу же после этого направился в Англию на борту Леопарда, чтобы встретиться с советом директоров АТК. Ниагара и Агамемнон оставались на месте в течение нескольких дней, чтобы попрактиковаться в сращивании кабеля с двух кораблей. Циклоп, который годом ранее провел первоначальное исследование маршрута, провел зондирование этого участка — увы, глубина оказалась слишком большой, чтобы пытаться достать кабель. Когда корабли вернулись обратно в Англию, их экипажи узнали, что проект был отложен на год.
В течение зимних месяцев Уильям Эверетт был назначен главным инженером и приступил к проектированию нового механизма подачи кабеля, уделив больше внимания тормозу и функциям безопасности. Экипаж также дополнительно тренировался сращивать и разматывать кабель. Томпсон же больше думал о скорости передачи и разработал свой зеркальный гальванометр, инструмент для определения тока в очень длинных кабелях.
Корабли снова отправились в путь следующим летом. На этот раз они решили следовать плану Брайта. Агамемнон и Ниагара должны были встретиться на 52°2′ северной широты и 33°18′ западной долготы, ровно на половине пути. В середине Атлантического океана они должны были соединить кабель и бросить его на дно океана. Агамемнон направлялся на восток из Ньюфаундленда, а Ниагара направлялась на запад из Ирландии.

Очевидно, что технологии середины 19-ого века не были настолько хорошими, чтобы противостоять не самой дружелюбной с точки зрения химии среде океана.
Хотя погода на момент отплытия была хорошей, она вскоре показала свой изменчивый нрав. В течение шести дней два корабля, нагруженные 1500 тоннами кабеля, болтались из стороны в сторону по океану. Хотя никто не погиб, 45 человек получили ранения, а Агамемнон к тому же оказался в 300 километрах от курса.
Наконец, 25 июня 1858 года Агамемнон и Ниагара встретились. Экипажи соединили кабель, и корабли отправились в обратный путь. Сначала они могли общаться по кабелю, но около 3:30 27 июня в обеих корабельных журналах был зарегистрирован сбой. Поскольку на каждом корабле все выглядело прекрасно, команды решили, что проблема была на другом конце кабеля, и корабли вернулись к месту встречи. Экипажи не хотели тратить время на расследование произошедшего, поэтому они решили отказаться от уже проложенного 100-километрового кабеля, и, начав с начала, корабли снова отправились в путь.

К 29 июня Агамемнон израсходовал почти весь кабель, хранящийся на палубе, что означало, что экипажу придется переключаться на главную катушку посреди ночи. Хотя зимой они практиковали этот процесс, удача была не на их стороне. Около полуночи кабель оборвался и снова был потерян. Как оказалось, шестидневный шторм повредил кабель, лежащий на палубе. На тот момент два корабля находились уже на расстоянии нескольких сотен километров друг от друга, так что кабеля на новую прокладку уже не хватало, и они направились обратно в Квинстаун, Канада, чтобы дождаться дальнейших указаний.
Филда это не остановило, но потребовалось немало усилий, чтобы убедить остальных членов совета директоров Атлантической телеграфной компании предпринять еще одну попытку. После стольких неудач нужно быть на редкость убедительным парнем, чтобы выбить еще один шанс на прокладку кабеля.
Корабли вышли из портов Канады и Ирландии в третий раз 17 июля 1858 года. На этот раз прокладка кабеля прошла без происшествий, и им наконец-то повезло с погодой. 29 июля Филд записал в своем дневнике, что два корабля соединили два конца кабеля в середине Атлантического океана и бросили его в воду на глубину 2745 метров, а затем каждый корабль направился к своему порту назначения. Теперь кабель общей длиной в 3200 км соединял канадский остров Ньюфаундленд с островом Валентия в Ирландии.

Основные телеграфные линии в 1891 году.
10 августа связисты уже отправляли тестовые сообщения, а 16 августа, после того, как королева Англии и президент США обменялись посланиями, кабель был официально запущен. Увы — проработал он недолго. В течении следующих недель связь по нему работала все хуже, а в сентябре 1858 года пропала совсем. За все время было передано 732 сообщения.
Причем кабель успел доказать свою необходимость на деле: британское правительство с его помощью послало телеграмму в Канаду, сообщив в ней, что восстание в Индии уже подавлено, и помощь двух канадских полков больше не требуется. Тем самым британское казначейство всего одним посланием окупило седьмую часть стоимости кабеля — именно столько стоил переброс двух полков через Атлантику.
Вина за неудачу была быстро повешена на Уайтхауса, главного инженера восточного конца кабеля. Он полагал, что чем дальше нужно отправить сигнал, тем выше для этого нужно напряжение, и поэтому он время от времени повышал его аж до 2000 вольт, чтобы усилить сигнал. Тем временем Томсон, главный инженер на западном конце кабеля, использовал свой зеркальный гальванометр для обнаружения и усиления слабого сигнала, проходящего через кабель.
В 1985 году историк и инженер Донард де Коган опубликовал статью, которая несколько оправдала Уайтхауса. Проведенный де Коганом анализ куска кабеля, который был использован при первой попытке прокладки, показал его плохое изготовление, в том числе тот факт, что медный сердечник не был центрирован в изоляторе и в некоторых местах был опасно близок к металлической оболочке. Кроме того, наблюдалось значительное ухудшение состояния гуттаперчевого изолятора. Де Коган предположил, что это, наряду с неправильным хранением в течение зимы 1857-58 годов, привело к тому, что кабель просто физически не мог проработать долго, а высокое напряжение, подаваемое Уайтхаусом, лишь усугубило ситуацию, ускоряя коррозию.

Трансатлантические кабели на 2014 год.
Думаете, Филда остановила эта неудача? Да как бы не так. И хотя большая часть спонсоров АТК отказались финансировать новый проект, британское казначейство по понятным причинам видело в нем потенциал и выделило деньги. Новый кабель был проложен со второй попытки в 1866 году с помощью крупнейшего корабля того времени — британского парохода Грейт Истерн водоизмещением 32 тысячи тонн. Общая длина кабеля составила уже 5100 километров, и проработал он несколько десятилетий. К слову, оборванный при первой попытке в 1865 году кабель все-таки был найден, срощен с недостающим фрагментом и после этого успешно функционировал еще много лет.
К 1891 году через весь мир были проложены десятки сверхдлинных кабелей, и два из них через Атлантику. Сейчас проложено полтора десятка трансатлантических кабелей, и именно благодаря им вы за какие-то пару сотен миллисекунд можете получить доступ к серверам в Америке.
И, что интересно, общая технология за 150 лет почти не поменялась: те же корабли-кабелеукладчики, те же огромные бухты кабеля, те же обрывы. Разумеется, сами кабели изменились до неузнаваемости, и порвать их стало гораздо сложнее, да и внутри вместо медных жил уже давно оптика, но все же, заходя на американский сайт за долю секунды, помните, с чего все это начиналось.

Вся наша планета плотно опутана кабелями связи. 99% международных данных передаются по проводам, лежащим на дне океана. Они тянутся между континентами, обходя лишь Антарктиду, общая длина составляет около 1,2 млн км, число одних лишь гражданских проводов достигает почти 400 штук. Мы решили собрать самые интересные факты о завораживающем мире подводных кабелей.

Кабели-первопроходцы

Первый подводный кабель проложил изобретатель телеграфа Сэмюэл Морзе. Летом 1842 года ночью ученый поплыл на лодке с помощником и проложил первый подводный изолированный телеграфный кабель по дну Нью-Йоркской бухты. Из-за отсутствия достаточной гидроизоляции первые опыты были неудачными, пока в 1847 году немецкий инженер Вернер фон Сименс не предложил делать изоляцию из растительной смолы — гуттаперчи.

Первый трансатлантический телеграфный кабель весил 550 кг/км, состоял из семи медных проводов, покрытых тремя слоями гуттаперчи и оболочкой из железных канатов. Его пытались проложить в 1857 году, соединив Старый и Новый свет, однако из-за разрыва 4500-километрового кабеля попытку пришлось отложить на год.

16 августа 1858 года королева Великобритании Виктория и президент США Джеймс Бьюкенен обменялись поздравительными телеграммами. 103 слова английской королевы передавались в течение 16 часов — из-за огромной емкости и сопротивления длинного кабеля. Вскоре он пришел в негодность. К 1919 году работающих кабелей было уже 13, большинство принадлежало Великобритании.

Первый трансатлантический телефонный кабель заработал в 1956 году, он соединил шотландский курорт Обан и канадский город Кларенвилл на острове Ньюфаундленд. За первые сутки было совершено свыше 700 звонков по каналам Лондон — США и Лондон — Канада.

Первый трансатлантический телефонный кабель с использованием оптического волокна, TAT-8, был проложен в 1988 году. С тех пор количество действующих кабелей возросло до 375, всего проложено 396 кабелей.

Самый-самый кабель

Самый высокопроизводительный в мире кабель — Marea. Он был проложен совместно тремя гигантами: Microsoft, Facebook и Telxius в 2017 году. Кабель выходит из американской Вирджинии, проходит по дну Атлантического океана на глубине более 3 км и уходит в испанский Бильбао. Протяженность Marea составила более 6600 км, масса — около 4650 т. Его пропускная способность — 160 Тбит данных в секунду, что в 16 млн раз больше, чем средняя скорость обычной домашней интернет-линии, это эквивалентно 71 млн одновременных просмотров потокового видео высокой четкости.

Кабель Marea «закинут» в океан с расчетом на будущее: по прогнозам исследователей, к 2020 году число пользователей интернетом вырастет почти в два раза и достигнет 5 млрд человек. Именно кабель из Бильбао обеспечит удобный трафик новым потребителям виртуальной реальности из стран Африки, Азии и Ближнего Востока.

Marea состоит из восьми пар оптоволоконных кабелей, защищенных медью, пластиком и водонепроницаемым покрытием. На большей части пути кабель лежит на дне океана, а рядом с берегами закопан под землю, чтобы его не порвали корабли. Наибольшая глубина прокладки кабеля Маrеа — 5181 м, ожидаемый срок службы, как и у всех оптоволоконных проводов, — 25 лет.

Что угрожает кабелям?

Кабелям угрожают корабли, рыбацкие сети, природные катастрофы и даже акулы: по непонятным причинам хищные рыбы любят жевать провода. Защищаясь от их атак, крупные компании, такие как Google, покрывают свои коммуникации слоем защитного кевлара. Толщина трансатлантических кабелей неодинакова: чем ближе к поверхности, тем толще защитная оболочка, чтобы выдержать потенциальные повреждения от судоходства. На мелководье выкапываются траншеи, куда зарывают кабели. На большой глубине диаметр кабеля — всего 17 мм, толщиной с маркер.

Иногда кабели выходят из строя по причине природных катастроф. Например, в 2012 году ураган «Сэнди» повредил большинство кабелей, находящихся в Нью-Йорке и Нью-Джерси, которые являются основными точками выхода кабелей на берег. В итоге интернет-соединение между Северной Америкой и Европой отсутствовало в течение нескольких часов.

Кабели не так просто перерезать, но иногда это происходит. В 2013 году в Египте, недалеко от Александрии, были задержаны несколько злоумышленников в аквалангах. Выяснилось, что они намеренно перерезали подводный кабель длиной 20 000 км, соединяющий три континента. Скорость интернет-соединения в Египте упала на 60%, затем линию восстановили.

Кабель в помощь трейдерам

Почему так важно, чтобы кабель был высокоскоростным? Потому что скорость передачи информации в наш век эквивалентна богатству. С тех пор как на фондовых биржах были введены автоматизированные системы торговли, а сделки стали совершать компьютеры, время для принятия решения уменьшилось до микросекунд. Это потребовало увеличения скорости связи на доли секунды. Американская компания Hibernia Atlantic инвестировала $300 млн в прокладку нового кабеля Hibernia Express между Лондоном и Нью-Йорком. Благодаря его запуску в 2015 году задержка в операциях теперь составляет 58,95 миллисекунд.

Кабель — находка для шпиона

Когда еще не было современных оптоволоконных кабелей, прослушать информацию было элементарной задачей для шпионов. В разгар холодной войны в Охотском море американцы в течение десяти лет, с 1971 года по 1981 год прослушивали советскую подводную линию связи. Русские офицеры даже не пытались шифровать секретную информацию, так как им казалось, что в территориальных водах СССР достаточно датчиков и оборонных сенсоров, чтобы ни один враг близко не подошел. О том, что специальная подводная лодка Halibut добралась до кабеля, установила на него гигантское прослушивающее устройство и регулярно собирала записи в течение долгих лет, стало известно благодаря сотруднику АНБ Рональду Пелтону уже в 1980 году, и прослушка была демонтирована.

Сейчас, во времена толстых и защищенных оптоволоконных проводов, прослушка также возможна. Эдвард Сноуден рассказывал о том, как британские и американские спецслужбы «прослушали» более 200 кабелей в рамках обширного шпионского проекта. По данным The Guardian, британское разведывательное агентство GCHQ ежесуточно перехватывает данные в масштабах, эквивалентных 192 Британским библиотекам.

Конкуренция в мире кабелей

С лидерством США в подводном мире кабелей пытается поспорить Китай, а вернее, конгломерат Huawei Technologies, который занимается созданием по всему миру инфраструктуры связи нового поколения 5G. На сегодняшний день в копилке Huawei Technologies почти 100 подводных кабелей по всему миру. В 2018 году китайская компания закончила модернизацию морского оптоволоконного кабеля длиной 11 500 км из Португалии в ЮАР, и амбиции и возможности китайцев только растут. Многие страны после шпионского скандала заинтересованы в безопасных информационных путях и не доверяют американским компаниям.

Карта кабелей

Проект TeleGeography отслеживает прокладку кабелей с 1999 года и поддерживает постоянно обновляемую карту кабелей, которая наглядно демонстрирует вмешательство человека в мир океанов. На сегодняшний день с волокно-оптическими кабелями не могут тягаться ни вышки сотовой связи, ни спутники. Отправка сообщений в космос и обратно занимает слишком много времени, а сотовая связь часто выдает помехи, зато оптические волокна идеально передают информацию почти со скоростью света.

И вновь привет, хабр.
Вчера мной был опубликован материал касательно прокладки компанией Google собственного оптоволоконного кабеля связи по дну Тихого океана, который свяжет дата-центры компании в штате Орегон, США, с Японией. Казалось бы, это огромный проект стоимостью $ 300 млн и длинной в 10 000 км. Однако, если копнуть немного глубже станет ясно, что данный проект является выдающимся только потому, что это будет делать один медийный гигант для личного использования. Вся планета уже плотно опутана кабелями связи и под водой их намного больше, чем кажется на первый взгляд. Заинтересовавшись этой темой я подготовил общеобразовательный материал для любопытствующих.

Истоки межконтинентальной связи

Практика прокладывания кабеля через океан берет начало еще с XIX века. Как сообщает википедия, первые попытки соединить два континента проводной связью были предприняты еще в 1847 году. Успешно связать Великобританию и США трансатлантическим телеграфным кабелем удалось только к 5 августа 1858 года, однако уже в сентябре связь была утеряна. Предполагается, что причиной стали нарушение гидроизоляции кабеля и последующая его коррозия и обрыв. Стабильная связь между Старым и Новым светом была установлена только в 1866 году. В 1870 году был проложен кабель в Индию, что позволило связать напрямую Лондон и Бомбей. В эти проекты были вовлечены одни из лучших умов и промышленников того времени: Уильям Томсон (будущий великий лорд Кельвин), Чарльз Уитстон, братья Сименсы. Как видно, почти 150 лет назад люди активно занимались созданием по протяженности в тысячи километров линий связи. И на этом прогресс, понятное дело, не остановился. Однако, телефонная связь с Америкой была установлена только в 1956 году, а работы длились почти 10 лет. Подробно об укладке первого трансатлантического телеграфного и телефонного кабеля можно прочитать в книге Артура Кларка «Голос через океан».

Устройство кабеля

Несомненный интерес представляет непосредственное устройство кабеля, который будет работать на глубине в 5-8 километров включительно.
Стоит понимать, что глубоководный кабель должен иметь следующий ряд базовых характеристик:

• Долговечность
• Быть водонепроницаемым (внезапно!)
• Выдерживать огромное давление водных масс над собой
• Обладать достаточной прочностью для укладки и эксплуатации
• Материалы кабеля должны быть подобраны так, чтобы при механических изменениях (растяжении кабеля в ходе эксплуатации/укладки, например) не изменялись его рабочие характеристики

Рабочая часть рассматриваемого нами кабеля, по большому случаю, ни чем особым от обычной оптики не отличается. Вся суть глубоководных кабелей заключена в защите этой самой рабочей части и максимального увеличения срока его эксплуатации, что видно из схематического рисунка справа. Давайте по порядку разберем назначение всех элементов конструкции.
Полиэтилен — внешний традиционный изоляционный слой кабеля. Данный материал является отличным выбором для прямого контакта с водой, так как обладает следующими свойствами:
Устойчив к действию воды, не реагирует со щелочами любой концентрации, с растворами нейтральных, кислых и основных солей, органическими и неорганическими кислотами, даже с концентрированной серной кислотой.
Мировой океан содержит в себе, фактически, все элементы таблицы Менделеева, а вода является универсальным растворителем. Использование такого распространенного в хим. промышленности материала как полиэтилен является логичным и оправданным, так как в первую очередь инженерам было необходимо исключить реакцию кабеля и воды, тем самым избежать его разрушения под воздействием окружающей среды. Полиэтилен использовался в качестве изолирующего материала в ходе прокладки первых межконтинентальных линий телефонной связи в середине XX века.
Однако, в силу своей пористой структуры полиэтилен не может обеспечить полной гидроизоляции кабеля, поэтому мы переходим к следующему слою.
Майларовая пленка — синтетический материал на основе полиэтилентерефталата. Имеет следующие свойства:
Не имеет запаха, вкуса. Прозрачный, химически неактивный, с высокими барьерными свойствами (в том числе и ко многим агрессивным средам), устойчивый к разрыву (в 10 раз прочнее полиэтилена), износу, удару. Майлар (или в СССР Лавсан) широко используется в промышленности, упаковке, текстиле, космической промышленности. Из него даже шьют палатки. Однако, использование данного материала ограничено многослойными пленками из-за усадки при термосваривании.
После слоя майларовой пленки можно встретить армирование кабеля различной мощности, в зависимости от заявленных характеристик изделия и его целевого назначения. В основном используется мощная стальная оплетка для придания кабелю достаточной жесткости и прочности, а так же для противодействия агрессивным механических воздействиям из вне. По некоторым данным, блуждающим в сети, ЭМИ исходящее от кабелей может приманивать акул, которые перегрызают кабели. Так же на больших глубинах кабель просто укладывается на дно, без копания траншеи и его могут зацепить рыболовецкие суда своими снастями. Для защиты от подобных воздействий кабель и армируется стальной оплеткой. Используемая в армировании стальная проволока предварительно оцинковывается. Усиление кабеля может происходить в несколько слоев. Основной задачей производителя в ходе этой операции является равномерность усилия в ходе намотки стальной проволоки. При двойном армировании намотка происходит в разных направлениях. При не соблюдении баланса в ходе данной операции кабель может самопроизвольно скручиваться в спираль, образуя петли.
В результате этих мероприятий масса погонного километра может достигать нескольких тонн. «Почему не легкий и прочный алюминий?» — спросят многие. Вся проблема в том, что на воздухе алюминий имеет стойкую пленку окисла, но при соприкосновении с морской водой данный металл может вступать в интенсивную химическую реакцию с вытеснением ионов водорода, которые оказывают губительное влияние на ту часть кабеля, ради которой все затевалось — оптоволокно. Поэтому используют сталь.
Алюминиевый водный барьер, или слой алюмополиэтилена используется как очередной слой гидроизоляции и экранирования кабеля. Алюмополиэтилен представляет собой комбинацию из фольги алюминиевой и полиэтиленовой пленки, соединенных между собой клеевым слоем. Проклейка может быть как односторонней, так и двухсторонней. В масштабах всей конструкции алюмополиэтилен выглядит почти незаметным. Толщина пленки может варьироваться от производителя к производителю, но, к примеру, у одного из производителей на территории РФ толщина конечного продукта составляет 0.15-0.2 мм при односторонней проклейке.
Слой поликарбоната вновь используется для усиления конструкции. Легкий, прочный и стойкий к давлению и ударам, материал широко используется в повседневных изделиях, например, в велосипедных и мотоциклетных шлемах, также применяется в качестве материала при изготовлении линз, компакт-дисков и светотехнических изделий, листовой вариант используется в строительстве как светопропускающий материал. Обладает высоким коэффициентом теплового расширения. Применение ему было найдено и в производстве кабелей.
Медная, или алюминиевая трубка входит в состав сердечника кабеля и служит для его экранирования. Непосредственно в эту конструкцию укладываются другие медные трубки с оптоволокном внутри. В зависимости от конструкции кабеля, трубок может быть несколько и они могут быть переплетены между собой различным образом. Ниже четыре примера организации сердечника кабеля:
Укладка оптоволокна в медные трубки которые заполнены гидрофобным тиксотропным гелем, а металлические элементы конструкции используются для организации дистанционного электропитания промежуточных регенераторов — устройств, осуществляющих восстановление формы оптического импульса, который, распространяясь по волокну, претерпевает искажения.
В разрезе получается что-то похожее на это:

Производство кабеля

Особенностью производства оптических глубоководных кабелей является то, что чаще всего оно располагается вблизи портов, как можно ближе к берегу моря. Одной из основных причин подобного размещения является то, что погонный километр кабеля может достигать массы в несколько тонн, а для сокращения необходимого кол-ва сращиваний в процессе укладки производитель стремиться сделать кабель как можно более длинным. Обычной нынче длинной для такого кабеля считается 4 км, что может вылиться в, примерно, 15 тонн массы. Как можно понять из вышеуказанного, транспортировка такой бухты глубоководного ОК не самая простая логистическая задача для сухопутного транспорта. Обычные для намотки кабелей деревянные барабаны не выдерживают описанной ранее массы и для транспортировки ОК на суше, к примеру, приходится выкладывать всю строительную длину «восьмеркой» на спаренных железнодорожных платформах, чтобы не повредить оптоволокно внутри конструкции.

Укладка кабеля

Казалось бы, имея такой мощный с виду продукт можно грузить его на корабли и сбрасывать в морскую пучину. Реальность же немного иная. Прокладка маршрута кабеля — это длительный и трудоемкий процесс. Маршрут должен быть, само собой, экономически выгодным и безопасным, так как использование различных способов защиты кабеля приводит к увеличению стоимости проекта и увеличивает срок его окупаемости. В случае прокладки кабеля между разными странами, необходимо получить разрешение на использование прибрежных вод той или иной страны, необходимо получить все необходимые разрешения и лицензии на проведение кабелеукладочных работ. После проводится геологическая разведка, оценка сейсмической активности в регионе, вулканизма, вероятность подводных оползней и других природных катаклизмов в регионе, где будут проводится работы и, в последующем, лежать кабель. Так же важную роль играют прогнозы метеорологов, дабы сроки работ не были сорваны. Во время геологической разведки маршрута учитывается широкий спектр параметров: глубина, топология дна, плотность грунта, наличие посторонних объектов, типа валунов, или затонувших кораблей. Так же оценивается возможное отклонение от первоначального маршрута, т.е. возможное удлинение кабеля и увеличение стоимости и продолжительности работ. Только после проведения всех необходимых подготовительных работ кабель можно загружать на корабли и начинать укладку.
Собственно, из гифки процесс укладки становится предельно ясным.
Прокладка оптоволоконного кабеля по морскому/океаническому дну проходит непрерывно из точки А в точку Б. Кабель укладывается в бухты на корабли и транспортируется к месту спуска на дно. Выглядят эти бухты, например, так:
Если Вам кажется, что она маловата, то обратите внимание на это фото:
После выхода корабля в море остается исключительно техническая сторона процесса. Команда укладчиков при помощи специальных машин разматывает кабель с определенной скоростью и, сохраняя необходимое натяжение кабеля за счет движения корабля продвигается по заранее проложенному маршруту.
Выглядит со стороны это так:
При каких-либо проблемах, обрывах, или повреждениях на кабеле предусмотрены специальные якоря, которые позволяют поднять его к поверхности и отремонтировать проблемный участок линии.
И, в итоге, благодаря всему этому мы можем с комфортом и на высокой скорости смотреть в интернете фото и видео с котиками со всего мира.
В комментариях к статье о проекте Google пользователь Lux_In_Tenebris предоставил список интересной по этой теме литературы, может быть, кому-то пригодится.
Так же пользователь YoMan предоставил ссылку на видео о корабле-кабелеукладчике «Tyco Resolute», спасибо.