跨洋海底通信電纜的工作原理
我們的整個星球都緊緊包裹在有線和無線網絡中，用於各種目的。整個信息網絡的很大一部分由數據電纜組成。今天，它們不僅鋪設在空中或地下，甚至還鋪設在水下。海底電纜的概念並不新鮮。
第一個這樣雄心勃勃的想法的實施始於 1858 年 8 月 5 日，當時美國和英國這兩個大陸的國家終於通過一條跨大西洋的電報電纜連接起來，該電纜在一個月內保持良好狀態，但很快就開始坍塌，最後因腐蝕而破裂。直到 1866 年，沿途的交通才可靠地恢復。
四年後，一條來自英國的電纜鋪設到印度，直接連接孟買和倫敦。當時最好的實業家和科學家參與了項目的開發：惠斯通、湯姆森和西門子兄弟。儘管這些事件發生在一個半世紀以前，但即使在那時，人們仍在鋪設數千公里長的通信線路。
這一領域和其他領域的工程思想工作也在 1956 年得到發展。與美國的電話連接也已建立。這條線路堪稱“來自大洋彼岸的聲音”，就像亞瑟·克拉克的同名書一樣，講述了這條跨洋電話線的建設故事。
肯定有很多人對電纜的設計方式感興趣，該電纜設計用於在水下 8 公里的深度工作。顯然，這種電纜必須耐用且絕對防水，強度足以承受巨大的水壓，在安裝和未來多年使用期間都不會損壞。
因此，電纜必須由特殊材料製成，即使在機械拉伸負載下也能保持通信線路可接受的操作特性，而不僅僅是在安裝期間。
例如，考慮一下谷歌在 2015 年連接俄勒岡州和日本的 9,000 公里太平洋光纜，提供 60 TB/s 的數據傳輸能力。該項目的成本為3億美元。
光纜的傳輸部分在任何地方都不稀奇。主要特點是對深海光纜的保護，在如此大的深度下預期使用期間保護傳輸信息的光芯，同時增加通信線路的使用壽命。讓我們依次看看電纜的所有組件。
電纜絕緣外層傳統上由聚乙烯製成。選擇這種材料作為外部塗層並非偶然。聚乙烯耐潮，不與海水中的鹼和鹽溶液發生反應，聚乙烯不與有機酸或無機酸反應，甚至包括濃硫酸。
儘管世界海洋的水域包含元素週期表中的所有化學元素，但聚乙烯是這裡最合理和合乎邏輯的選擇，因為排除了與任何成分的水的反應，這意味著電纜不會遭受環境。
聚乙烯被用作絕緣材料，並用於 20 世紀中葉建造的第一條洲際電話線。但由於聚乙烯本身俱有天然孔隙率，無法完全保護電纜，因此還需要使用額外的保護層。
聚乙烯下面是聚酯薄膜，這是一種基於聚對苯二甲酸乙二醇酯的合成材料。聚對苯二甲酸乙二醇酯具有化學惰性，可耐受非常惡劣的環境，其強度是聚乙烯的十倍，耐衝擊和磨損。聚酯薄膜在包括太空在內的工業領域得到了廣泛的應用，更不用說在包裝、紡織品等方面的眾多應用了。
在聚酯薄膜下面有一個電樞，其參數取決於特定電纜的特性和用途。它通常是實心鋼絲編織層，賦予電纜強度和抵抗外部機械負載的能力。來自電纜的電磁輻射會吸引鯊魚，鯊魚會咬住電纜，如果沒有配件，簡單地被釣具抓住就可能成為威脅。
鍍鋅鋼筋的存在使您可以安全地將電纜留在底部，而無需將其放入溝槽中。電纜由均勻的線圈在多層中加固，每一層的纏繞方向都與前一層不同。結果，這種電纜一公里的質量達到幾噸。但不能使用鋁，因為它會在海水中發生反應生成氫氣，這對光纖有害。
但是鋁聚乙烯跟隨鋼筋，它作為一個單獨的屏蔽和防水層。鋁箔是鋁箔和聚乙烯箔粘合在一起的複合材料。該層在大體積的電纜結構中幾乎是不可見的，因為它的厚度只有大約 0.2 毫米。
此外，為了進一步加強電纜，還有一層聚碳酸酯。它足夠堅固，同時重量輕。使用聚碳酸酯，電纜變得更能抵抗壓力和衝擊，聚碳酸酯用於生產防護頭盔並非巧合。其中，聚碳酸酯具有高熱膨脹係數。
聚碳酸酯層下面是銅（或鋁）管。它是電纜芯結構的一部分，起屏蔽作用。該管內直接是帶有封閉光纖的銅管。
不同光纜的光纖管數量和配置可以不同，必要時可適當纏繞。該結構的金屬部件在這里為再生器提供動力，再生器恢復光脈衝的形狀，光脈沖在傳輸過程中不可避免地會失真。
管壁和光纖之間放置疏水性觸變凝膠。
深海光纜的生產地點通常盡可能靠近大海，最常見的是在港口附近，因為這種光纜重達數噸，最好由盡可能長的部件組裝而成，至少 4每公里（這樣一塊的重量是 15 噸！！！）。
長距離運輸如此沉重的電纜並非易事。陸路運輸採用雙軌平台，這樣可以整件捲起來而不會損壞裡面的纖維。
最後，電纜不能簡單地從船上扔到水中。一切都必須具有成本效益和安全性。首先，他們獲得使用不同國家沿海水域的許可，然後獲得工作許可，等等。
然後他們進行地質調查，評估鋪設區域的地震和火山活動，查看氣象學家的預報，計算電纜所在區域發生水下滑坡和其他意外事件的概率。
他們考慮了深度、底部密度、土壤性質、火山、沉船和其他可能干擾工作或需要延長電纜的外來物體的存在。只有在仔細校準細節到最小的細節之後，他們才會開始將電纜裝載到船上並進行鋪設。
電纜連續鋪設。它通過船上的一個海灣被運送到產卵場，在那裡它沉入海底。機器以正確的速度展開電纜，同時在船沿著路線行駛時保持張力。如果電纜在安裝過程中斷裂，可立即吊上船進行修復。