كيف تعمل كابلات الاتصالات البحرية عبر المحيطات
كوكبنا بأكمله ملفوف بإحكام في شبكات سلكية ولاسلكية لأغراض مختلفة. تتكون نسبة كبيرة جدًا من شبكة المعلومات بأكملها من كبلات البيانات. واليوم يتم وضعها ليس فقط عن طريق الهواء أو تحت الأرض ، ولكن حتى تحت الماء. مفهوم الكبل البحري ليس جديدًا.
تعود بداية تنفيذ أول فكرة طموحة من هذا النوع إلى 5 أغسطس 1858 ، عندما تم ربط دول القارتين ، الولايات المتحدة وبريطانيا العظمى ، أخيرًا عن طريق كابل التلغراف عبر المحيط الأطلسي ، والذي ظل في حالة جيدة لمدة شهر. ، ولكن سرعان ما بدأت في الانهيار وانهارت أخيرًا بسبب التآكل. تمت استعادة الاتصالات على طول الطريق بشكل موثوق فقط في عام 1866.
بعد أربع سنوات ، تم مد كابل من المملكة المتحدة إلى الهند لربط بومباي ولندن مباشرة. شارك أفضل الصناعيين والعلماء في ذلك الوقت في تطوير المشاريع: ويتستون ، طومسون ، الإخوة سيمنز. على الرغم من أن هذه الأحداث وقعت قبل قرن ونصف ، إلا أن الناس كانوا ينشئون خطوط اتصال يبلغ طولها آلاف الكيلومترات.
تطور عمل الفكر الهندسي في هذا المجال وغيره أيضًا في عام 1956.كما تم إنشاء اتصال هاتفي مع أمريكا. يمكن أن يُطلق على الخط اسم "صوت عبر المحيط" ، مثل الكتاب الذي يحمل نفس الاسم للكاتب آرثر كلارك ، والذي يحكي قصة إنشاء خط الهاتف العابر للمحيطات هذا.
بالتأكيد يهتم الكثيرون بكيفية تصميم الكابل ، والمصمم للعمل على عمق يصل إلى 8 كيلومترات تحت الماء. من الواضح أن هذا الكابل يجب أن يكون متينًا ومقاومًا للماء تمامًا ، وقويًا بما يكفي لتحمل ضغط الماء الهائل ، حتى لا يتلف أثناء التركيب وأثناء الاستخدام المستقبلي لسنوات عديدة.
وفقًا لذلك ، يجب أن يكون الكبل مصنوعًا من مواد خاصة تسمح بالحفاظ على الخصائص التشغيلية المقبولة لخط الاتصال حتى في ظل أحمال الشد الميكانيكي ، وليس فقط أثناء التثبيت.
ضع في اعتبارك ، على سبيل المثال ، كابل الألياف البصرية المحيط الهادئ بطول 9000 كيلومتر من Google والذي ربط أوريغون واليابان في عام 2015 لتوفير قدرة نقل بيانات تبلغ 60 تيرابايت / ثانية. بلغت تكلفة المشروع 300 مليون دولار.
جزء الإرسال من الكبل البصري ليس غريبًا في أي شيء. السمة الرئيسية هي حماية كابل أعماق البحار لحماية النواة الضوئية لمعلومات الإرسال أثناء استخدامها المقصود بهذا العمق الكبير ، مع زيادة العمر التشغيلي لخط الاتصال. دعونا نلقي نظرة على جميع مكونات الكابل بدورها.
الطبقة الخارجية لعزل الكابل مصنوعة تقليديًا من البولي إيثيلين. اختيار هذه المادة كطلاء خارجي ليس عرضيًا.البولي إيثيلين مقاوم للرطوبة ، ولا يتفاعل مع القلويات ومحاليل الملح الموجودة في مياه المحيط ، ولا يتفاعل البولي إيثيلين مع الأحماض العضوية أو غير العضوية ، بما في ذلك حمض الكبريتيك المركز.
وعلى الرغم من أن مياه محيطات العالم تحتوي على جميع العناصر الكيميائية للجدول الدوري ، إلا أن البولي إيثيلين هو الخيار الأكثر تبريرًا ومنطقية هنا ، لأنه يتم استبعاد التفاعلات مع الماء من أي تكوين ، مما يعني أن الكابل لن يعاني من البيئة.
تم استخدام البولي إيثيلين كعزل وفي أول خطوط الهاتف العابرة للقارات التي بنيت في منتصف القرن العشرين. ولكن نظرًا لأن البولي إيثيلين وحده ، بسبب مساميته الطبيعية ، غير قادر على حماية الكابل بشكل كامل ، يتم أيضًا استخدام طبقات واقية إضافية.
يوجد تحت البولي إيثيلين فيلم مايلر ، وهو مادة اصطناعية تعتمد على البولي إيثيلين تيريفثاليت. البولي إيثيلين تيريفثاليت خامل كيميائيًا ، ومقاوم للبيئات شديدة العدوانية ، وقوته أعلى بعشر مرات من البولي إيثيلين ، ومقاوم للصدمات والتآكل. وجدت Mylar تطبيقًا واسعًا في الصناعة ، بما في ذلك المساحة ، ناهيك عن العديد من التطبيقات في التعبئة والتغليف والمنسوجات وما إلى ذلك.
يوجد تحت فيلم مايلر عضو إنتاج ، تعتمد معلماته على خصائص وغرض كابل معين. عادة ما يكون جديلة فولاذية صلبة تمنح الكابل قوة ومقاومة للأحمال الميكانيكية الخارجية. يمكن أن يجذب الإشعاع الكهرومغناطيسي من الكبل أسماك القرش ، والتي يمكن أن تعض الكبل ، ويمكن أن يصبح الوقوع ببساطة بواسطة أداة الصيد تهديدًا إذا لم يكن هناك تركيبات.
يتيح لك وجود التعزيز الفولاذي المجلفن ترك الكابل بأمان في الأسفل دون الحاجة إلى وضعه في خندق. يتم تقوية الكبل في عدة طبقات بواسطة لفائف من الأسلاك ، كل طبقة لها اتجاه لف مختلف عن سابقتها. ونتيجة لذلك ، تصل كتلة الكيلومتر الواحد من هذا الكابل إلى عدة أطنان. لكن لا يمكن استخدام الألمنيوم لأنه في مياه البحر يتفاعل مع تكوين الهيدروجين وهذا سيكون ضارًا بالألياف الضوئية.
لكن البولي إيثيلين الألومنيوم يتبع التسليح الفولاذي ، فهو يعمل كطبقة منفصلة من التدريع والعزل المائي. الألومنيوم بولي إيثيلين هو مادة مركبة من رقائق الألومنيوم ورقائق البولي إيثيلين الملصقة معًا. هذه الطبقة غير مرئية تقريبًا في حجم كبير من هيكل الكبل ، حيث يبلغ سمكها حوالي 0.2 مم فقط.
بالإضافة إلى ذلك ، لزيادة تقوية الكابل ، توجد طبقة من البولي كربونات. إنه قوي بما يكفي بينما يكون خفيفًا. مع البولي كربونات ، يصبح الكابل أكثر مقاومة للضغط والصدمات ، وليس من قبيل المصادفة أن يتم استخدام البولي كربونات في إنتاج الخوذات الواقية. من بين أمور أخرى ، يحتوي البولي كربونات على معامل تمدد حراري مرتفع.
تحت طبقة البولي كربونات يوجد أنبوب نحاسي (أو ألمنيوم). إنه جزء من الهيكل الأساسي للكابل ويعمل كدرع. يوجد داخل هذا الأنبوب أنابيب نحاسية مباشرة بألياف بصرية مغلقة.
يمكن أن يختلف عدد وتكوين أنابيب الألياف الضوئية للكابلات المختلفة ، إذا لزم الأمر ، تكون الأنابيب متشابكة بشكل صحيح. تعمل الأجزاء المعدنية للهيكل هنا لتزويد المولدات بالطاقة ، والتي تعيد شكل النبض البصري ، الذي يتشوه حتماً أثناء النقل.
يتم وضع هلام متغير الانسيابية طارد للماء بين جدار الأنبوب والألياف الضوئية.
عادةً ما يقع إنتاج كابلات الألياف الضوئية في أعماق البحار بالقرب من البحر قدر الإمكان ، وغالبًا ما يكون بالقرب من الميناء ، نظرًا لأن مثل هذا الكبل يزن عدة أطنان ، في حين أنه من الأفضل تجميعه من أطول القطع الممكنة ، على الأقل 4 لكل كيلومتر (وزن هذه القطعة 15 طناً !!!).
إن نقل مثل هذا الكابل الثقيل لمسافات طويلة ليس بالمهمة السهلة. بالنسبة للنقل البري ، يتم استخدام منصات سكة مزدوجة بحيث يمكن لف القطعة بأكملها دون الإضرار بالألياف الموجودة بالداخل.
أخيرًا ، لا يمكن ببساطة إلقاء الكابل من السفينة - في الماء. يجب أن يكون كل شيء آمنًا وفعالًا من حيث التكلفة. أولاً يحصلون على إذن لاستخدام المياه الساحلية من بلدان مختلفة ، ثم ترخيص للعمل ، إلخ.
ثم يقومون بإجراء المسوحات الجيولوجية ، وتقييم النشاط الزلزالي والبركاني في منطقة التمديد ، وإلقاء نظرة على تنبؤات خبراء الأرصاد الجوية ، وحساب احتمال حدوث انهيارات أرضية تحت الماء ومفاجآت أخرى في المنطقة التي يقع فيها الكابل.
يأخذون في الاعتبار العمق وكثافة القاع وطبيعة التربة ووجود البراكين والسفن الغارقة والأجسام الغريبة الأخرى التي يمكن أن تتداخل مع العمل أو تتطلب تمديد الكابل. فقط بعد معايرة التفاصيل بعناية وصولاً إلى أدق التفاصيل ، يبدأون في تحميل الكبل على السفن ووضعه.
يتم وضع الكابل بشكل مستمر. يتم نقلها عبر خليج على متن سفينة إلى أرض التفريخ ، حيث تغوص إلى القاع. تقوم الآلات بفك الكابل بالسرعة الصحيحة مع الحفاظ على التوتر حيث يتبع القارب المسار.إذا انكسر الكبل أثناء التثبيت ، فيمكن رفعه وإصلاحه على الفور.