כיצד פועלים כבלי תקשורת תת ימיים טרנס-אוקייניים
כל כדור הארץ שלנו עטוף היטב ברשתות קוויות ואלחוטיות למטרות שונות. חלק גדול מאוד מכל רשת המידע הזו מורכב מכבלי נתונים. והיום הם מונחים לא רק באוויר או מתחת לאדמה, אלא אפילו מתחת למים. הרעיון של כבל תת ימי אינו חדש.
תחילת היישום של הרעיון השאפתני הראשון שכזה מתחילה ב-5 באוגוסט 1858, כאשר מדינות שתי יבשות, ארצות הברית ובריטניה הגדולה, חוברו לבסוף באמצעות כבל טלגרף טרנס-אטלנטי, שנשאר במצב טוב במשך חודש , אך תוך זמן קצר החל להתמוטט ולבסוף נשבר עקב קורוזיה. התקשורת לאורך המסלול שוחזרה באופן אמין רק ב-1866.
ארבע שנים לאחר מכן הונח כבל מבריטניה להודו, שחיבר ישירות בין בומביי ללונדון. טובי התעשיינים והמדענים של אותה תקופה השתתפו בפיתוח הפרויקטים: וויטסטון, תומסון, האחים סימנס. למרות שהאירועים הללו התרחשו לפני מאה וחצי, כבר אז אנשים יצרו קווי תקשורת באורך אלפי קילומטרים.
גם עבודת המחשבה ההנדסית בתחום זה ואחרות התפתחה ב-1956.נוצר גם קשר טלפוני עם אמריקה. אפשר לקרוא לקו "קול מעבר לאוקיינוס", כמו הספר באותו שם מאת ארתור קלארק, המספר את סיפור בנייתו של קו הטלפון הטרנס-אוקיאני הזה.
בוודאי רבים מתעניינים כיצד מעוצב הכבל, המיועד לעבוד בעומק של עד 8 קילומטרים מתחת למים. ברור שכבל זה חייב להיות עמיד ועמיד לחלוטין למים, חזק מספיק כדי לעמוד בלחץ מים עצום, לא להינזק הן במהלך ההתקנה והן במהלך שימוש עתידי למשך שנים רבות.
בהתאם לכך, הכבל חייב להיות עשוי מחומרים מיוחדים שיאפשרו שמירה על מאפיינים תפעוליים מקובלים של קו התקשורת גם בעומסי מתיחה מכניים, ולא רק במהלך ההתקנה.
קחו למשל את כבל הסיבים האופטיים הפסיפיים של גוגל באורך 9,000 ק"מ שחיבר את אורגון ויפן ב-2015 כדי לספק יכולת העברת נתונים של 60 TB/s. עלות הפרויקט הייתה 300 מיליון דולר.
החלק המשדר של הכבל האופטי אינו יוצא דופן בשום דבר. התכונה העיקרית היא ההגנה על כבל הים העמוק כדי להגן על הליבה האופטית המשדרת מידע במהלך השימוש המיועד שלה בעומק כה גדול, תוך הגדלת חיי השירות של קו התקשורת. בואו נסתכל על כל מרכיבי הכבל בתורו.
השכבה החיצונית של בידוד הכבלים עשויה באופן מסורתי מפוליאתילן. הבחירה בחומר זה כציפוי חיצוני אינה מקרית.פוליאתילן עמיד בפני לחות, אינו מגיב עם אלקליות ופתרונות מלחים הקיימים במי האוקיינוס, ופוליאתילן אינו מגיב לא עם חומצות אורגניות או אנאורגניות, כולל אפילו חומצה גופרתית מרוכזת.
ולמרות שמי האוקיינוס העולמי מכילים את כל היסודות הכימיים של הטבלה המחזורית, פוליאתילן הוא הבחירה המוצדקת וההגיונית ביותר כאן, כי תגובות עם מים מכל הרכב אינן נכללות, מה שאומר שהכבל לא יסבול. הסביבה.
פוליאתילן שימש כבידוד ובקווי הטלפון הבין יבשתיים הראשונים שנבנו באמצע המאה ה-20. אך מכיוון שפוליאתילן לבדו, בשל הנקבוביות הטבעית שלו, אינו מסוגל להגן באופן מלא על הכבל, נעשה שימוש גם בשכבות הגנה נוספות.
מתחת לפוליאתילן נמצא סרט מיילר, שהוא חומר סינטטי המבוסס על פוליאתילן טרפתלט. פוליאתילן טרפתלאט אינרטי מבחינה כימית, עמיד בפני סביבות אגרסיביות מאוד, החוזק שלו גבוה פי עשרה מפוליאתילן, עמיד בפני פגיעות ובלאי. Mylar מצאה יישום רחב בתעשייה, כולל בחלל, שלא לדבר על יישומים רבים באריזות, טקסטיל וכו'.
מתחת לסרט המיילר יש אבזור, שהפרמטרים שלו תלויים במאפיינים ובמטרה של כבל מסוים. לרוב מדובר בצמת פלדה מוצקה שנותנת לכבל חוזק ועמידות בפני עומסים מכניים חיצוניים. קרינה אלקטרומגנטית מהכבל יכולה למשוך כרישים, שיכולים לנשוך את הכבל, ופשוט להיתפס על ידי ציוד דיג יכול להפוך לאיום אם אין אביזרים.
הנוכחות של חיזוק פלדה מגולוונת מאפשרת לך להשאיר בבטחה את הכבל בתחתית ללא צורך לשים אותו בתעלה. הכבל מחוזק במספר שכבות על ידי סליל אחיד של חוט, כל שכבה בעלת כיוון סלילה שונה מהקודמת. כתוצאה מכך, המסה של קילומטר אחד של כבל כזה מגיעה למספר טונות. אבל לא ניתן להשתמש באלומיניום כי במי ים הוא יגיב עם היווצרות מימן וזה יזיק לסיבים האופטיים.
אבל פוליאתילן אלומיניום עוקב אחר חיזוק הפלדה, הוא הולך כשכבה נפרדת של מיגון ואיטום. אלומינופוליאתילן הוא חומר מורכב של רדיד אלומיניום ורדיד פוליאתילן המודבקים יחדיו. שכבה זו כמעט ואינה נראית בנפח גדול של מבנה הכבל, שכן עוביה הוא כ-0.2 מ"מ בלבד.
בנוסף, לחיזוק נוסף של הכבל, יש שכבת פוליקרבונט. זה חזק מספיק בזמן שהוא קל. עם פוליקרבונט, הכבל הופך אפילו יותר עמיד בפני לחץ ופגיעה, לא במקרה נעשה שימוש בפוליקרבונט בייצור קסדות מגן. בין היתר, לפוליקרבונט מקדם התפשטות תרמית גבוה.
מתחת לשכבת הפוליקרבונט נמצא צינור נחושת (או אלומיניום). הוא חלק ממבנה ליבת הכבל ופועל כמגן. בתוך צינור זה יש ישירות צינורות נחושת עם סיבים אופטיים סגורים.
המספר והתצורה של צינורות סיבים אופטיים עבור כבלים שונים יכולים להיות שונים, במידת הצורך, הצינורות שלובים זה בזה. חלקי המתכת של המבנה משמשים כאן להפעלת המחדשים, המשחזרים את צורת הפולס האופטי, שמתעוות בהכרח במהלך השידור.
ג'ל תיקסוטרופי הידרופובי ממוקם בין דופן הצינור לסיב האופטי.
ייצור כבלי סיבים אופטיים בים עמוקים ממוקמים בדרך כלל קרוב לים ככל האפשר, לרוב בקרבת הנמל, שכן כבל כזה שוקל טונות רבות, בעוד שעדיף להרכיב אותו מהחלקים הארוכים ביותר האפשריים, לפחות 4. קילומטרים כל אחד (המשקל של חתיכה כזו הוא 15 טון !!!).
הובלת כבל כה כבד למרחקים ארוכים אינה משימה קלה. עבור הובלה יבשתית, משתמשים במשטחי מסילה תאומים כך שניתן לגלגל את כל היצירה מבלי לפגוע בסיבים שבתוכו.
לבסוף, אי אפשר פשוט לזרוק את הכבל מהספינה - למים. הכל חייב להיות חסכוני ובטוח. קודם הם מקבלים אישור להשתמש במי החוף ממדינות שונות, אחר כך רישיון לעבוד וכו'.
לאחר מכן הם עורכים סקרים גיאולוגיים, מעריכים פעילות סיסמית וגעשית באזור ההטלה, מסתכלים על תחזיות של מטאורולוגים, מחשבים את ההסתברות למפולות תת-מימיות והפתעות נוספות באזור שבו ישכב הכבל.
הם לוקחים בחשבון את העומק, צפיפות הקרקעית, אופי הקרקע, נוכחותם של הרי געש, ספינות שקועות וחפצים זרים אחרים שעלולים להפריע לעבודה או לדרוש הארכת הכבל. רק לאחר פרטים מכוילים בקפידה עד לפרטים הקטנים הם מתחילים להעמיס את הכבל על ספינות ולהניח אותו.
הכבל מונח ברציפות. הוא מועבר דרך מפרץ באונייה אל אזור ההשרצה, שם הוא שוקע לקרקעיתו. המכונות משחררות את הכבל במהירות הנכונה תוך שמירה על מתח כשהסירה עוקבת אחר המסלול.אם הכבל נשבר במהלך ההתקנה, ניתן להרים אותו ולתקן אותו מיד.