По дну атлантического океана проложен кабель

Интернет на дне океана

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.

Источник

Самый грандиозный проект XIX века. Как телеграфный кабель связал Америку и Европу

Мы избалованы высокоскоростным интернетом и как данность принимаем свежие новости с другого конца света, прилетающие к нам за миллисекунды. Нам сложно понять восторг и оценить всю мощь электрического телеграфа, который с ног на голову перевернул XIX век, сблизил страны и народы. Сообщения бежали по медным проводам, пересекая континенты вдоль и поперек. В Париже могли в мгновение ока узнать, что происходит в Москве, а в Нью-Йорке — о происшествиях в Калифорнии. Оставалось лишь связать Америку с остальным миром, проложив трансатлантический кабель по дну океана.

За тысячелетия до изобретения телеграфа гонцы и курьеры пешком и на лошадях доставляли корреспонденцию между городами и военными ставками. Так было и во времена Цезаря, и во времена Наполеона. Конечно, существовали примитивные способы ускорить доставку особо важных оповещений с помощью костров, дыма, барабанов или охотничьих рогов. Но все эти способы были ограниченными по объему, дорогими для массового коммерческого использования и очень сильно зависели от погодных условий.

Сперва поезда и пароходы, а затем и электричество позволили значительно ускорить обмен сообщениями. Месяцы на доставку почты сократились до недель, а затем и вовсе до нескольких часов и минут. Правда, оставалась одна большая проблема — моря и океаны. Вода поглощает ток, а хороших изоляторов для медных и железных проводов еще не придумали. Разобщенные соленой водой континенты по-прежнему опирались на бумагу и людей, которые должны были пройти сквозь штиль и штормы, чтобы доставить письмо.

Американец с несгибаемой волей

Прогресс всегда двигали частники. По крайней мере, в западном полушарии. И заслуга того, что между Америкой и Англией была проложена телеграфная линия, принадлежит одному упорному и вполне состоятельному американцу Сайрусу Уэсту Филду. В возрасте 33 лет он уже заработал достаточно обширный капитал, так что мог всю оставшуюся жизнь кутить и не задумываться о работе. Младший сын священника добился всего сам на оптовой торговле бумагой.

Как любой богач того времени, он отправился в путешествие сперва по Европе, потом по Южной Америке, а затем заскучал в Нью-Йорке. Пока случай не свел его с инженером Гисборном, который хотел построить телеграфную линию к Ньюфаундленду. Этот остров был самой близкой к Европе точкой Северной Америки. Через его порты проходили все корабли, двигавшиеся в Штаты. И Гисборн хотел создать на острове телеграфную станцию, которая позволила бы на несколько дней ускорить передачу сообщений от пароходов из Европы в Нью-Йорк.

Гисборн искал деньги для продолжения работ, а Филд мыслил чуть шире: путь до Ньюфаундленда — это ведь только маленькое звено большой цепи. Зачем останавливаться, если два острова — Ньюфаундленд и Ирландию — можно напрямую этим кабелем связать? Зачем десятки дней ждать корабля из Европы, чтобы узнать оттуда новости, если это можно сделать за несколько секунд? Это должен был стать самый грандиозный проект того времени, который можно сравнить с изобретением современного интернета — телеграфа в каждом доме и мобильнике.

К тому же между Ирландией и Ньюфаундлендом совсем недавно открыли подводное плато, которое было словно создано для того, чтобы по нему проложили телеграфную линию. В отдельных местах его глубина достигала 4,5 километра. Решено! Сайрус Филд обратился к знакомым финансистам в Нью-Йорке, посетил Лондон и британские торговые предприятия, собрал первоначальный капитал, одобрение правительств США и Великобритании, а также поддержку их Военно-морского флота. Горящий и честолюбивый предприниматель сумел уговорить десятки людей на столь амбициозное предприятие, которым до него не рискнул заняться никто другой. Среди увлеченных был и будущий лорд Кельвин — Уильям Томсон, который исследовал распространение импульсов электричества вдоль кабелей.

Проволока до Луны

У Сайруса были деньги и поддержка правительства. Оставалось лишь создать кабель. Предполагалось, что расстояние от одного острова до другого равно примерно 3000 километров. Но на всякий случай следовало обзавестись каким-нибудь запасом, а потому длина кабеля была равна примерно 4000 километров. Кипучая энергия Сайруса Филда подгоняла всех. Он хотел проложить кабель в течение лета 1857 года, пока Атлантический океан сохранял относительное спокойствие. А потому на тестирование было очень мало времени.

По итогу он представлял собой жилу из семи тонких и свитых воедино медных проволок. Их изолировали три слоя гуттаперчи. Создатели кабеля считали, что если бы в одном из слоев появилось повреждение, то остальных двух хватило бы для достаточной изоляции. Поверх гуттаперчи находилась обмотка из слоя пеньки. Внешней броней для всего этого служили 18 скрученных спиралью стальных проволок. Каждая проволока, в свою очередь, состояла из семи проволок диаметром поменьше. Если бы все эти жилки сложить в одну длинную проволоку, то ее бы вполне хватило для того, чтобы дотянуться до Луны.

При диаметре в 16 миллиметров 1 километр кабеля весил 620 кг, а его общий вес достигал 2500 тонн. Свили его за полгода. Оставалось только разделить его поровну и погрузить на два корабля, так как одному поднять такую громоздкую катушку было невозможно.

Серийное поражение

Возможно, это звучит крайне субъективно, но заслуга Сайруса Филда не в том, что он связал Европу с Америкой, а в том, что не сдался, когда все его предприятие не раз шло прахом.

5 августа 1857 года бухта ирландского острова Валентия кишела десятками кораблей и суденышек, украшенных красочными флагами. Местная знать в окружении свиты произносила торжественные речи, а корреспонденты все это внимательно записывали.

Прокладка кабеля началась следующим утром. По плану американская «Ниагара» должна была проложить свою часть груза от Ирландии, а затем посреди Атлантического океана конец ее кабеля должны были срастить с кабелем на британском «Агамемноне». Ему предстояло закончить начатое. В таком случае во время всего пути Сайрус Филд мог поддерживать связь с приемной станцией в Ирландии. Дабы контролировать, что линия действительно работает даже под толщей воды.

Когда корабль отошел на первые 10 километров, случился первый обрыв. Кабель заело в механизме вытравливания, и он оборвался. Пришлось развернуться, чтобы начать все сначала, на уже меньшей скорости. Но в десятках километров от берега начался серьезный перепад глубин от 1 до 3,6 километра. А потому регулировать скорость спуска кабеля было очень сложно. К тому же было совершенно непонятно, ложится кабель в таких условиях ровно или же опасно натягивается. В 600 километрах от Ирландии решили, что скорость стравливания надо уменьшить, но тормозные колодки поджали слишком резко, и кабель лопнул.

Седьмая часть дорогущего кабеля попросту сгинула в океане. Но, что страшнее, из-за досадной оплошности были пущены насмарку несколько лет подготовки. Быстро восполнить утрату не представлялось возможным, а отправляться в очередную экспедицию осенью или зимой было попросту бездумно: океан бы не позволил спокойно уложить ценный груз по дну. Тем не менее Сайрус Филд не терял надежды: все эти 600 километров ему удавалось поддерживать стабильную связь с Ирландией. А это значило, что его затея была вполне жизнеспособной.

В следующем, 1858 году прокладку решили начать без торжественных речей и дорогих гостей. Оба корабля должны были добраться до середины океана, срастить свои половинки кабеля и отправиться каждый в свою сторону. Но на этот раз сама Атлантика решила испытать волю Филда. Корабли попали в затяжной шторм, длившийся больше недели. Команда и оснастка серьезно пострадали, но страшнее всего были внутренние повреждения кабеля, который побросало по трюму.

Когда шторм закончился, корабли все-таки добрались до места встречи, но все три попытки начать прокладку заканчивались обрывом. Медлить было нельзя, продовольствие заканчивалось, и экспедицию решили вновь свернуть.

Правда, не откладывать до следующего года. Конечно, компаньоны Сайруса были недовольны: предприятие требовало все новых вложений, которые для них были равны убыткам. Возникали предложения попросту продать остатки дорогого кабеля, разбежаться и забыть эту затею как страшный сон. Отдельные директора покинули Совет в знак протеста, но Филд в середине лета снова вывел свой флот в море.

Триумфатор и изгой

Эта экспедиция была куда удачнее. Конечно, «Агамемнон» опять покидало в шторме, траектория корабля однажды сошлась с траекторией кита, да и связь с «Ниагарой» периодически пропадала. Но тем не менее оба конца кабеля без особых происшествий удалось доставить на берег.

В одночасье Сайрус Филд стал национальным героем Америки, преодолевшим невозможное расстояние. Первым же официальным сообщением британская королева поздравила американского президента с завершением предприятия. Два материка вместо недель теперь разделяли лишь минуты. И в такой триумф прогресса и науки было сложно поверить обывателю той поры.

Тем не менее Филда то и дело таскали на приемы к президенту в кортеже по главным улицам Нью-Йорка, который 1 сентября публично чествовал предпринимателя. Но если первые сообщения проходили по линии быстро и без помех, то чем дальше, тем хуже становилась связь.

Народ ждал все новых ежедневных сообщений из-за океана, но они становились все реже и обрывочнее. Об этом еще не сообщали официально, но кабель медленно умирал. На шестой день работы приемной станции в Ньюфаундленде диалог с Ирландией выглядел вот так:

— Повторите, пожалуйста. Пожалуйста, передавайте медленней.

— Пожалуйста, передавайте медленней!

— Пожалуйста, скажите, можете ли вы это прочесть?

— Как поступают сигналы?

— Вы понимаете что-нибудь?

— Пожалуйста, передайте что-нибудь.

— Пожалуйста, передайте В и Б.

Последнее сообщение по кабелю было передано 1 сентября. За предыдущие 27 дней с момента включения телеграфа было передано 400 телеграмм. Но когда кабель замолчал, те, кто больше всего превозносил Филда, готовы были обвинить его в мистификации. Мол, все эти телеграммы были записаны заранее, а кабель так никогда и не работал. Миллионы долларов в пересчете на сегодняшний курс были похоронены под толщей океана, а вина в этом лежала на одном из инженеров проекта.

Хирург по образованию и телеграфист по увлечению, британец Уайтхаус решил подключить к кабелю собственный патентованный приемник, которому не хватало чувствительности для приема и так слабого сигнала, путешествующего через Атлантику. Сигнал из Ирландии он решил усилить поднятием напряжения. 2000 вольт, пущенные по далеко не самому совершенному кабелю, его добили. Где-то под многокилометровой толщей воды возник пробой в изоляции. Но с этим Сайрус Филд уже ничего не мог поделать.

Упорство и отвага

А что дальше? Большое расследование британской комиссии, гражданская война в США и попытки достать денег на новый кабель и экспедицию. Сайрус Филд не терял надежды, метался между Америкой и Англией в поисках финансов. К 1864 году он успел 31 раз проплыть через Атлантику. Так что 10-часовой перелет в Китай ему бы показался легкой прогулкой.

Благо компания, которая делала подводный кабель для предыдущих экспедиций Филда, решила инвестировать в его телеграфное предприятие и внесла половину необходимой суммы.

Наученный горьким опытом, Филд уже никуда не спешил. Он очень тщательно подошел к разработке и выбору кабеля. В итоге токопроводящую жилу увеличили в три раза, нарастили броню, довели диаметр кабеля до 25 миллиметров, а вес — до 1 тонны на 1 километр.

Естественно, кабель весил в два раза больше своего предшественника. И ни одно судно не могло взять его к себе на борт. За исключением «Грейт Истерн» — самого большого парохода в мире, способного обогнуть Африку без захода в порты для дозаправки углем. Для экспедиции Филда на этого гиганта поместили 7000 тонн кабеля и 8000 тонн угля, провизию на 500 человек и даже небольшую ферму из десятка быков, двух десятков свиней, 120 овец и птичий двор.

«Грейт Истерн» не боялся шторма, встреченного на пути прокладки кабеля в Америку в 1865 году. Он никак не смог навредить пароходу и доставил совсем немного беспокойства команде. Тем не менее трижды при спуске кабеля связь с берегом обрывалась. Трижды кабель поднимали на палубу и дважды находили воткнутую в него проволоку, которая в воде нарушала изоляцию. На третий раз кабель не выдержал напряжения и лопнул. В могилу глубиной 3,5 километра погрузились две с половиной тысячи километров кабеля.

Но команда решила, что в этот раз просто так сдаваться не станет. За кабелем на дно решили отправить своеобразный крюк-кошку. Всю ночь до самого утра она волочилась по дну, пока за что-то не зацепилась. Когда подняли крюк на 2 километра от дна, лопнул трос, державший его. Вторая попытка закончилась так же. Третья и четвертая. Голодный океан съел все запасы троса на корабле.

Филду не оставалось ничего, кроме как попытать счастья в следующем году. И надо сказать, что последняя экспедиция 1866 года прошла буднично. За две недели в пути не случилось никаких происшествий. 3700 километров кабеля, как нож сквозь масло, прочертили океан. 27 июля 1866 года Сайрус Филд телеграфировал в Нью-Йорк из Ньюфаундленда: «Мы прибыли сюда сегодня в 9 утра. Благодарим Господа, все в порядке. Кабель проложен и работает отлично».

«Грейт Истерн» не задержался в порту надолго. Команда жаждала вернуться к месту гибели прошлогоднего кабеля. После десятка попыток его все-таки удалось поднять, срастить и закончить прокладку. Таким образом, за один год Америка с Англией получили сразу два канала связи, Сайрус Филд был награжден золотой медалью Конгресса.

Телеграфная трансатлантическая линия была самой быстрой: от момента отправки сообщения на Лондонской бирже проходило 2—3 минуты до его доставки на Нью-Йоркскую биржу. Остальные работали медленнее в основном из-за ретрансмиссий. К 1900 году среднее время доставки равнялось примерно 35 минутам.

Тем не менее прогресс мировой глобализации был колоссальным. Учитывая, что обычную корреспонденцию приходилось ждать неделями и месяцами. Эксперты полагают, что телеграф сыграл огромную роль в становлении Лондона и Нью-Йорка как центров притяжения финансов, помог укрепить большие национальные государства в Латинской Америке за счет прямого контроля регионов, а также быстрого распространения госинформации через региональную прессу.

Источник