Paano gumagana ang transoceanic submarine communication cables

Ang ating buong planeta ay mahigpit na nakabalot sa mga wired at wireless network para sa iba't ibang layunin. Ang isang napakalaking proporsyon ng buong network ng impormasyon na ito ay binubuo ng mga data cable. At ngayon sila ay inilatag hindi lamang sa pamamagitan ng hangin o sa ilalim ng lupa, kundi maging sa ilalim ng tubig. Ang konsepto ng isang submarine cable ay hindi bago.

Ang simula ng pagpapatupad ng unang gayong ambisyosong ideya ay nagsimula noong Agosto 5, 1858, nang ang mga bansa ng dalawang kontinente, ang Estados Unidos at Great Britain, ay sa wakas ay konektado sa pamamagitan ng isang transatlantic telegraph cable, na nanatili sa mabuting kondisyon sa loob ng isang buwan. , ngunit sa lalong madaling panahon nagsimulang bumagsak at sa wakas ay nabasag dahil sa kaagnasan. Ang komunikasyon sa ruta ay mapagkakatiwalaang naibalik lamang noong 1866.

Makalipas ang apat na taon, isang cable mula sa United Kingdom ang inilatag sa India, na direktang nagdudugtong sa Bombay at London. Ang pinakamahusay na mga industriyalista at siyentipiko noong panahong iyon ay lumahok sa pagbuo ng mga proyekto: Wheatstone, Thomson, ang Siemens brothers. Kahit na ang mga kaganapang ito ay naganap isang siglo at kalahati na ang nakalipas, kahit na ang mga tao ay lumilikha ng mga linya ng komunikasyon na libu-libong kilometro ang haba.

Ang gawain ng pag-iisip ng inhinyero sa ito at sa iba pang mga lugar ay binuo din noong 1956.isang koneksyon sa telepono sa America ay itinatag din. Ang linya ay maaaring tawaging "boses mula sa kabila ng karagatan", tulad ng libro ng parehong pangalan ni Arthur Clarke, na nagsasabi sa kuwento ng pagtatayo ng transoceanic na linya ng telepono na ito.

Tiyak na marami ang interesado sa kung paano idinisenyo ang cable, na idinisenyo upang gumana sa lalim na hanggang 8 kilometro sa ilalim ng tubig. Malinaw, ang cable na ito ay dapat na matibay at ganap na hindi tinatablan ng tubig, sapat na malakas upang mapaglabanan ang napakalaking presyon ng tubig, hindi mapinsala kapwa sa panahon ng pag-install at sa panahon ng paggamit sa hinaharap sa loob ng maraming taon.

Alinsunod dito, ang cable ay dapat gawin ng mga espesyal na materyales na magpapahintulot sa pagpapanatili ng mga katanggap-tanggap na katangian ng pagpapatakbo ng linya ng komunikasyon kahit na sa ilalim ng mga mekanikal na tensile load, at hindi lamang sa panahon ng pag-install.

Isaalang-alang, halimbawa, ang 9,000 kilometrong Pacific fiber optic cable ng Google na nagkonekta sa Oregon at Japan noong 2015 upang magbigay ng kakayahan sa paglilipat ng data na 60 TB/s. Ang halaga ng proyekto ay 300 milyong dolyar.

Ang pagpapadala ng bahagi ng optical cable ay hindi karaniwan sa anumang bagay. Ang pangunahing tampok ay ang proteksyon ng deep sea cable upang maprotektahan ang optical core na nagpapadala ng impormasyon sa panahon ng nilalayon nitong paggamit sa napakalalim, habang pinapataas ang buhay ng serbisyo ng linya ng komunikasyon. Tingnan natin ang lahat ng mga bahagi ng cable sa turn.

Ang panlabas na layer ng pagkakabukod ng cable ay tradisyonal na gawa sa polyethylene. Ang pagpili ng materyal na ito bilang isang panlabas na patong ay hindi sinasadya.Ang polyethylene ay lumalaban sa moisture, hindi tumutugon sa mga alkalis at mga solusyon sa asin na nasa tubig ng karagatan, at ang polyethylene ay hindi tumutugon sa alinman sa mga organiko o hindi organikong mga asido, kabilang ang kahit na puro sulfuric acid.

At kahit na ang tubig ng karagatan ng mundo ay naglalaman ng lahat ng mga elemento ng kemikal ng periodic table, ito ay polyethylene na ang pinaka-makatwiran at lohikal na pagpipilian dito, dahil ang mga reaksyon sa tubig ng anumang komposisyon ay hindi kasama, na nangangahulugan na ang cable ay hindi magdurusa mula sa. ang kapaligiran.

Ginamit ang polyethylene bilang insulasyon at sa unang intercontinental na mga linya ng telepono na itinayo noong kalagitnaan ng ika-20 siglo. Ngunit dahil ang polyethylene lamang, dahil sa natural na porosity nito, ay hindi ganap na maprotektahan ang cable, ginagamit din ang mga karagdagang proteksiyon na layer.

Sa ilalim ng polyethylene ay isang mylar film, na isang sintetikong materyal batay sa polyethylene terephthalate. Ang polyethylene terephthalate ay chemically inert, lumalaban sa napaka-agresibong kapaligiran, ang lakas nito ay sampung beses na mas mataas kaysa sa polyethylene, lumalaban sa epekto at pagsusuot. Natagpuan ni Mylar ang malawak na aplikasyon sa industriya, kabilang ang espasyo, hindi banggitin ang maraming mga aplikasyon sa packaging, tela, atbp.

Sa ilalim ng mylar film mayroong isang armature, ang mga parameter na nakasalalay sa mga katangian at layunin ng isang partikular na cable. Ito ay karaniwang isang solid na bakal na tirintas na nagbibigay ng lakas ng cable at paglaban sa mga panlabas na mekanikal na pagkarga. Ang electromagnetic radiation mula sa cable ay maaaring makaakit ng mga pating, na maaaring kumagat sa cable, at ang simpleng mahuli ng fishing tackle ay maaaring maging banta kung walang mga kabit.

Ang pagkakaroon ng galvanized steel reinforcement ay nagpapahintulot sa iyo na ligtas na iwanan ang cable sa ibaba nang hindi na kailangang ilagay ito sa isang trench. Ang cable ay pinalakas sa ilang mga layer sa pamamagitan ng isang pantay na coil ng wire, ang bawat layer ay may paikot-ikot na direksyon na naiiba mula sa nauna. Bilang resulta, ang masa ng isang kilometro ng naturang cable ay umabot sa ilang tonelada. Ngunit ang aluminyo ay hindi maaaring gamitin dahil sa tubig-dagat ito ay magiging reaksyon sa pagbuo ng hydrogen at ito ay makakasama sa optical fibers.

Ngunit ang aluminum polyethylene ay sumusunod sa steel reinforcement, napupunta ito bilang isang hiwalay na layer ng shielding at waterproofing. Ang Aluminopolyethylene ay isang pinagsama-samang materyal ng aluminum foil at polyethylene foil na pinagdikit. Ang layer na ito ay halos hindi nakikita sa isang malaking dami ng istraktura ng cable, dahil ang kapal nito ay halos 0.2 mm lamang.

Bilang karagdagan, upang higit pang palakasin ang cable, mayroong isang layer ng polycarbonate. Ito ay sapat na malakas habang magaan. Sa polycarbonate, ang cable ay nagiging mas lumalaban sa presyon at epekto, hindi nagkataon na ang polycarbonate ay ginagamit sa paggawa ng mga proteksiyon na helmet. Sa iba pang mga bagay, ang polycarbonate ay may mataas na koepisyent ng thermal expansion.

Sa ilalim ng polycarbonate layer ay isang tanso (o aluminyo) na tubo. Ito ay bahagi ng istraktura ng cable core at gumaganap bilang isang kalasag. Sa loob ng tubo na ito ay direktang mga tubo ng tanso na may saradong optical fibers.

Ang bilang at pagsasaayos ng mga optical fiber tubes para sa iba't ibang mga cable ay maaaring magkakaiba, kung kinakailangan, ang mga tubo ay maayos na magkakaugnay. Ang mga metal na bahagi ng istraktura ay nagsisilbi dito upang paganahin ang mga regenerator, na nagpapanumbalik ng hugis ng optical pulse, na hindi maiiwasang masira sa panahon ng paghahatid.

Ang isang hydrophobic thixotropic gel ay inilalagay sa pagitan ng dingding ng tubo at ng optical fiber.

Ang paggawa ng mga deep-sea fiber optic cable ay karaniwang matatagpuan malapit sa dagat hangga't maaari, kadalasang malapit sa daungan, dahil ang naturang cable ay tumitimbang ng maraming tonelada, habang mas mahusay na tipunin ito mula sa pinakamahabang posibleng mga piraso, hindi bababa sa 4 kilometro bawat isa (ang bigat ng naturang piraso ay 15 tonelada !!!).

Ang pagdadala ng gayong mabigat na cable sa malayong distansya ay hindi isang madaling gawain. Para sa transportasyon sa lupa, ginagamit ang mga platform ng kambal na riles upang ang buong piraso ay maigulong nang hindi masisira ang mga hibla sa loob.

Sa wakas, ang kable ay hindi basta-basta maitatapon mula sa barko—sa tubig. Ang lahat ay dapat na matipid at ligtas. Una, kumuha sila ng pahintulot na gumamit ng mga tubig sa baybayin mula sa iba't ibang bansa, pagkatapos ay lisensya upang magtrabaho, atbp.

Pagkatapos ay nagsasagawa sila ng mga geological survey, tinatasa ang aktibidad ng seismic at bulkan sa lugar ng pagtula, tingnan ang mga pagtataya ng mga meteorologist, kalkulahin ang posibilidad ng pagguho ng lupa sa ilalim ng dagat at iba pang mga sorpresa sa lugar kung saan ang cable ay magsisinungaling.

Isinasaalang-alang nila ang lalim, ang density ng ilalim, ang kalikasan ng lupa, ang pagkakaroon ng mga bulkan, mga lumubog na barko at iba pang mga dayuhang bagay na maaaring makagambala sa trabaho o nangangailangan ng extension ng cable. Pagkatapos lamang ng maingat na pag-calibrate ng mga detalye hanggang sa pinakamaliit na detalye, sisimulan nilang i-load ang cable sa mga barko at ilatag ito.

Ang cable ay patuloy na inilalagay. Ito ay dinadala sa pamamagitan ng isang bay sa isang barko patungo sa lugar ng pangingitlog, kung saan ito lumulubog sa ilalim. Inalis ng mga makina ang cable sa tamang bilis habang pinapanatili ang tensyon habang sinusundan ng bangka ang ruta.Kung masira ang cable sa panahon ng pag-install, maaari itong itaas at ayusin kaagad.