Hoe transoceanische onderzeese communicatiekabels werken

Onze hele planeet is voor verschillende doeleinden strak verpakt in bekabelde en draadloze netwerken. Een zeer groot deel van dit gehele informatienetwerk bestaat uit datakabels. En vandaag worden ze niet alleen door de lucht of ondergronds gelegd, maar zelfs onder water. Het concept van een onderzeese kabel is niet nieuw.

Het begin van de uitvoering van het eerste dergelijke ambitieuze idee dateert van 5 augustus 1858, toen de landen van twee continenten, de Verenigde Staten en Groot-Brittannië, eindelijk werden verbonden door een transatlantische telegraafkabel, die een maand lang in goede staat bleef , maar begon al snel in te storten en brak uiteindelijk door corrosie. De communicatie langs de route werd pas in 1866 betrouwbaar hersteld.

Vier jaar later werd een kabel vanuit het Verenigd Koninkrijk naar India gelegd, die Bombay en Londen rechtstreeks met elkaar verbond. De beste industriëlen en wetenschappers van die tijd namen deel aan de ontwikkeling van de projecten: Wheatstone, Thomson, de gebroeders Siemens. Hoewel deze gebeurtenissen anderhalve eeuw geleden plaatsvonden, legden mensen zelfs toen duizenden kilometers lange communicatielijnen aan.

Het werk van ingenieursdenken op dit en andere gebieden ontwikkelde zich ook in 1956.ook wordt een telefoonverbinding met Amerika tot stand gebracht. De lijn kan "stem van over de oceaan" worden genoemd, zoals het gelijknamige boek van Arthur Clarke, dat het verhaal vertelt van de aanleg van deze transoceanische telefoonlijn.

Velen zijn vast geïnteresseerd in hoe de kabel is ontworpen, ontworpen om te werken op een diepte van maximaal 8 kilometer onder water. Vanzelfsprekend moet deze kabel duurzaam en absoluut waterdicht zijn, sterk genoeg om een ​​enorme waterdruk te weerstaan ​​en zowel tijdens de installatie als bij toekomstig gebruik gedurende vele jaren niet beschadigd te raken.

Dienovereenkomstig moet de kabel zijn gemaakt van speciale materialen die het mogelijk maken om acceptabele operationele kenmerken van de communicatielijn te behouden, zelfs onder mechanische trekbelastingen, en niet alleen tijdens de installatie.

Denk bijvoorbeeld aan de 9.000 kilometer lange Pacific-glasvezelkabel van Google die Oregon en Japan in 2015 met elkaar verbond om een ​​gegevensoverdrachtcapaciteit van 60 TB/s te bieden. De kosten van het project bedroegen 300 miljoen dollar.

Het verzendende deel van de optische kabel is nergens ongebruikelijk. Het belangrijkste kenmerk is de bescherming van de diepzeekabel om de optische kern te beschermen die informatie verzendt tijdens het bedoelde gebruik op zo'n grote diepte, terwijl de levensduur van de communicatielijn wordt verlengd. Laten we eens kijken naar alle componenten van de kabel.

De buitenste laag van kabelisolatie is traditioneel gemaakt van polyethyleen. De keuze van dit materiaal als externe coating is niet toevallig.Polyethyleen is bestand tegen vocht, reageert niet met alkaliën en zoutoplossingen in oceaanwater en polyethyleen reageert niet met organische of anorganische zuren, zelfs niet met geconcentreerd zwavelzuur.

En hoewel de wateren van de wereldoceaan alle chemische elementen van het periodiek systeem bevatten, is polyethyleen hier de meest gerechtvaardigde en logische keuze, omdat reacties met water van welke samenstelling dan ook zijn uitgesloten, wat betekent dat de kabel geen last zal hebben van de omgeving.

Polyethyleen werd gebruikt als isolatie en in de eerste intercontinentale telefoonlijnen die halverwege de 20e eeuw werden gebouwd. Maar aangezien alleen polyethyleen vanwege zijn natuurlijke porositeit de kabel niet volledig kan beschermen, worden er ook extra beschermlagen gebruikt.

Onder het polyethyleen zit een mylarfilm, een synthetisch materiaal op basis van polyethyleentereftalaat. Polyethyleentereftalaat is chemisch inert, bestand tegen zeer agressieve omgevingen, de sterkte is tien keer hoger dan polyethyleen, bestand tegen schokken en slijtage. Mylar heeft een brede toepassing gevonden in de industrie, inclusief ruimtevaart, om nog maar te zwijgen van talloze toepassingen in verpakkingen, textiel, enz.

Onder de mylar-film bevindt zich een armatuur, waarvan de parameters afhangen van de kenmerken en het doel van een bepaalde kabel. Het is meestal een stevige stalen vlecht die de kabel sterkte en weerstand geeft tegen externe mechanische belastingen. Elektromagnetische straling van de kabel kan haaien aantrekken, die in de kabel kunnen bijten, en eenvoudigweg verstrikt raken in visgerei kan een bedreiging vormen als er geen hulpstukken zijn.

Door de aanwezigheid van gegalvaniseerde stalen versteviging kunt u de kabel veilig op de bodem laten liggen zonder dat u deze in een sleuf hoeft te leggen. De kabel is in verschillende lagen versterkt door een gelijkmatige draadspoel, waarbij elke laag een andere wikkelrichting heeft dan de vorige. Als gevolg hiervan bereikt de massa van een kilometer van zo'n kabel enkele tonnen. Maar aluminium kan niet worden gebruikt omdat het in zeewater zou reageren met de vorming van waterstof en dat zou schadelijk zijn voor de optische vezels.

Maar aluminium-polyethyleen volgt de stalen wapening, het gaat als een aparte laag van afscherming en waterdichting. Aluminopolyethyleen is een composietmateriaal van aan elkaar gelijmde aluminiumfolie en polyethyleenfolie. Deze laag is bijna onzichtbaar in een groot volume van de kabelstructuur, aangezien de dikte slechts ongeveer 0,2 mm is.

Daarnaast is er een laag polycarbonaat om de kabel verder te versterken. Het is sterk genoeg terwijl het licht is. Met polycarbonaat wordt de kabel nog beter bestand tegen druk en stoten, niet voor niets wordt polycarbonaat gebruikt bij de productie van veiligheidshelmen. Polycarbonaat heeft onder andere een hoge thermische uitzettingscoëfficiënt.

Onder de polycarbonaat laag zit een koperen (of aluminium) leiding. Het maakt deel uit van de kabelkernstructuur en fungeert als een schild. In deze buis zitten direct koperen buizen met gesloten optische vezels.

Het aantal en de configuratie van glasvezelbuizen voor verschillende kabels kan verschillen, indien nodig worden de buizen goed met elkaar verweven. De metalen delen van de structuur dienen hier om de regeneratoren van stroom te voorzien, die de vorm van de optische puls herstellen, die onvermijdelijk wordt vervormd tijdens transmissie.

Tussen de buiswand en de optische vezel wordt een hydrofobe thixotrope gel geplaatst.

De productie van diepzee glasvezelkabels vindt meestal zo dicht mogelijk bij de zee plaats, meestal in de buurt van de haven, aangezien zo'n kabel vele tonnen weegt, terwijl het beter is om hem uit zo lang mogelijke stukken te assembleren, minimaal 4 kilometer per stuk (het gewicht van zo'n stuk is 15 ton !!!).

Zo'n zware kabel over een lange afstand vervoeren is geen gemakkelijke taak. Voor vervoer over land worden dubbele railplatforms gebruikt, zodat het hele stuk kan worden opgerold zonder de vezels binnenin te beschadigen.

Ten slotte kan de kabel niet zomaar van het schip - in het water - worden gegooid. Alles moet kostenbesparend en veilig zijn. Eerst krijgen ze toestemming om kustwateren uit verschillende landen te gebruiken, daarna een vergunning om te werken, enz.

Vervolgens voeren ze geologische onderzoeken uit, beoordelen seismische en vulkanische activiteit in het aanleggebied, kijken naar de voorspellingen van meteorologen, berekenen de waarschijnlijkheid van aardverschuivingen onder water en andere verrassingen in het gebied waar de kabel zal liggen.

Ze houden rekening met de diepte, de dichtheid van de bodem, de aard van de bodem, de aanwezigheid van vulkanen, gezonken schepen en andere vreemde voorwerpen die het werk kunnen hinderen of een verlenging van de kabel vereisen. Pas na zorgvuldig gekalibreerde details tot in het kleinste detail, beginnen ze de kabel op schepen te laden en te leggen.

De kabel wordt doorlopend gelegd. Het wordt met een schip door een baai naar de paaigrond vervoerd, waar het naar de bodem zinkt. De machines wikkelen de kabel met de juiste snelheid af terwijl de spanning behouden blijft terwijl de boot de route volgt.Als de kabel tijdens de installatie breekt, kan deze aan boord worden gehesen en direct worden gerepareerd.