海底电缆是怎么跨过海沟的?难道就不怕被船只或潜艇刮到吗?

2020年12月29日20:30:10 科学 1340

现在的说法都是海底光缆,已经很少有人提起海底电缆了,不过真正的海底电缆仍然还在海岛或者近海石油平台上供电使用!对于海底电缆的敷设,吃瓜群众们有很多问题,我们下文来一一了解下!

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海底电缆的敷设历史与技术

第一条海底电缆是1850年在英国和法国之间铺设的,穿越英吉利海峡,第一条跨大西洋海底电缆于1858年8月16日成功连接英国和美国,维多利亚女王第一次通过海底电缆发给美国总统布坎南的贺电,这是美国实业家塞勒斯·菲尔德投资上百万美元历经数年终于建成!

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第一条海底光缆敷设于1988年,横跨大西洋连接了欧洲和美洲。发展到现在,海底光缆的总长度已经超过90万千米,这个长度相当于绕赤道22.5圈,这些海底光缆承担了目前世界上90%的跨国数据传输任务。

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问题一:已经有卫星通信,我们为什么还要用海底光缆?

相信很多朋友都有这个问题,从1957年第一颗卫星上天以来,人类已经向近地轨道发射上万个人造物体,到到现在为止还有上千颗卫星正常工作中,不是说只需要赤道上方三颗卫星即可连接全世界么,为什么还要海底光缆?

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答案也很简单,容量不够,比如2019年12月27晚发射的实践十二号通信卫星的通信容量可达双向10G左右,而且这也是中国最先进的通信卫星!而事实上,10G左右的链路,随便找个普通机房都是一大堆10G的SFP模块!

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因此对于光缆动辄10G为起点来看,这卫星简直就是弱爆了,它只适合高价值,高实时性并且光缆与地面基站难以覆盖的地区,因此在现阶段,海底光缆仍然占据了各国90%以上的跨国通信业务!

问题二:海底光缆是怎么敷设的?

早期的海底电缆敷设方式是浅海就挖一下,深海基本就是直接往下丢的,电缆的自然重量会沿着海底地形位于海底,当然这种方式并不太安全,因为路过的鲸或者其他大型动物都会遭遇甚至撕咬,不过各种附着物生长后就不太会有问题了,但会很多贝壳类会分泌腐蚀性物质侵蚀电缆。

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后来的电缆和光缆敷设都有专门的海底敷设机器人,它会在海底挖一个沟槽,近海作业按我国要求是至少是3米,不过全球各地要求有些不一样,比如中国香港要求是5米,特殊地区甚至要求10米,并且每隔一定距离还需要有中继器!

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但在远海或者深海,水下作业机器人也无法达到的深海水域,那么就是直接敷设的,简单的说勘察好海底地形,尽量避开地形不稳定的区域,避开海沟等,直接将电缆丢在海底!

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问题三:海底光缆是怎么跨越海沟的?

海底也有高山和沟渠,比如马里亚纳海沟甚至深达11千米,比珠穆朗玛峰高的8848还要夸张,所以有朋友认为海底光缆遭遇如此深的海沟时是直接“架空”电缆的方式跨越的,其实这是个错误理解,因为“架空”的方式会让海上浮游生物在电缆上生长,越来越重,最终可能到时断裂!

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而且“架空”的方式也很容易被闯入的潜艇挂到,当然也容易让大型海洋生物比如鲸或者大王鱿撞到,即使不会断裂也会造成严重影响!因此无论多深的海沟,必须贴着海底布置海底电缆,当然在会尽量避开跨越深渊类型的海沟,当然也必须避开鱼礁和珊瑚礁,但如果绕不开,那么尽量绕开海底悬崖,找平坦一些的地方过海沟!

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问题四:海底光缆粗细都一样吗,到底有多粗?

海底光缆保护是有点夸张的,多层高强度钢丝编织网包裹中间的金属套管,内部在再经过保护周详细细的光缆,一般海底光缆的直径通常在69毫米左右,每米的重量高达10千克,设计寿命为25年!

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和各位想象的不一样的是深海区的光缆和浅海区的光缆粗细还有差别,深海区的光缆因为没有干扰,一般的船舶抛锚够不着,大型鱼类也到不了那么深的海底,几乎就是一个无人打扰的世界,因此深海区的光缆可以细一些,但浅海区的光缆则不行,必须就是傻大笨粗!

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问题四:被地震和船舶挂断了光缆该怎么办?

海底电缆和光缆必须要面的一个问题就是可能因为地震或者海底悬崖塌方造成电缆或光缆中断,也可能船舶抛锚挂断,还有潜艇经过挂断,更有蓄意破坏造成断裂!当然传说中的海底光缆窃听,这是利用弯曲光缆的漏光原理窃听的,现在有一些防窃听的光缆在弯曲漏光前就已经断裂,这是题外话了。

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另外由于电缆和光缆都需要中继器才能保持长距离保证信号强度,一般光缆几十千米就需要中继,但现在一般能实现100千米无中继,或者低损耗大有效面积光纤能达到400千米无中继,但太平洋动辄上万千米,必须是要中继的,因此在光缆中设置了供电导体层,一般是中间一个铜管!

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供电电压则在数千伏到上万伏之间,中继器从这些电源取得供电,然后对光缆中的信号进行中继,以便让输送距离更远,因此还发生比较有趣的事情!比如20世纪80年代末发生过深海光缆的聚乙烯绝缘体被鲨鱼咬坏造成供电故障的案例!

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2001年3月26日,位于长江口外海底的国际通信缆线已先后两次被帆式渔船的锚拉断,造成的中美、欧亚、中日等多地网络中断,两次事故总共损失超过一亿美元

2003年10月,一艘渔船起锚时的拉拽,致使通往崇明岛的海底光缆被意外拉断。这一意外事件造成崇明岛上至少3万户有线电视用户信号接收受阻,持续了近4天时间!

2006年12月26日台湾恒春南部巴士海峡地震,陆上损失轻微,但造成了海底多条光缆中断,导致东亚区内互联网、国际电话业务服务受阻,对经济及社会的冲击极为严重,际电信联盟(ITU)将其确定为现代新型灾难,将全面提升海底电缆的抗震标准!

......

2020年1月份,连接马斯喀特和苏伊士港口的猎鹰光缆被一艘大型船只的锚拉断,造成也门至少6天的互联网中断,也影响了沙特阿拉伯,科威特,卡塔尔,苏丹和埃塞俄比亚的互联网,这些区域分流受到影响!

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我国大陆地区海底光缆一共有3个登陆点,分别是青岛(2条光缆)、上海(6条光缆),还有汕头(3条光缆)。光缆的浅海区是断裂的重灾区,而比较深的海域则大都是鲨鱼撕咬造成的供电故障等,或者因为地质变化,所以地球上的通讯其实是很脆弱的,不过好在海底电缆已经形成了一个庞大繁杂的网络,大都可以通过路由绕开断裂区域,不至于完全失去联系。

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