Подводный коммуникационный кабель — кабель, проложенный по морскому дну между наземными станциями для передачи телекоммуникационных сигналов через океаны и моря. Первые подводные коммуникационные кабели были проложены в 1850-х годах и предназначались для телеграфной связи. Первый трансатлантический телеграфный кабель начал функционировать 16 августа 1858 года. Последующие поколения подводных кабелей обеспечивали телефонную связь, а затем и передачу цифровых данных. Современные кабели используют оптоволоконные технологии для передачи широкого спектра цифровых данных.
В 1872 году, после соединения острова Ява и города Дарвина на севере Австралии подводным кабелем и завершения строительства австралийской сухопутной телеграфной линии, соединяющей южную и северную части Австралии, телеграфной линией были соединены все континенты (кроме Антарктиды).
Современные кабели для глубоководных участков (которые составляют большую часть линии) обычно имеют диаметр около 25 мм и весят около 1,4 тонны на км. Для неглубоких и прибрежных участков используются более крупные и тяжёлые кабели. В настоящее время подводные кабели соединяют все континенты мира (кроме Антарктиды).
Ранняя история
Первые успешные испытания
В 1839 году вступила в строй первая телеграфная линия, сооружённая Уильямом Куком и Чарльзом Уитстоном. Почти сразу же возникала идея о подводной телеграфной линии через Атлантический океан, чтобы соединить Европу и Северную Америку. Один из первых экспериментов в этом направлении провёл Сэмюэл Морзе, проложивший в 1842 году по дну Нью-Йоркской бухты подводный кабель, в котором медная проволока была защищена от воды каучуковой изоляцией и пеньковой обмоткой, и производивший передачу телеграмм по этому кабелю. Осенью 1843 года Уитстон провел аналогичный эксперимент в Европе, в . Пригодность индийского каучука в качестве хорошего изолятора для покрытия электрического провода испытал ещё в начале XIX века Б. С. Якоби.
В 1842 году был найден ещё один состав, который мог плавиться под воздействием тепла и потому легко наноситься на проволоку: гуттаперча, клейкий сок дерева Palaquium gutta, который завёз в Европу из Индии шотландский хирург Уильям Монтгомери, служивший в Британской Ост-Индской компании. В отличие от каучука, который не выдерживал перепадов температур и быстро становился хрупким, гуттаперча могла использоваться для изготовления достаточно надёжной изоляции для кабелей, погруженных в воду. Достоинства гуттаперчи как изолятора исследовали Майкл Фарадей и Чарльз Уитстон, который в 1845 году предложил использовать её для покрытия провода в подводном кабеле, который предлагалось проложить через Ла-Манш от Дувра до Кале. К тому времени гуттаперча уже была опробована при прокладке кабеля через Рейн между Дойцем и Кёльном. В 1849 году , электрик Юго-Восточной железной дороги, успешно испытал гуттаперчевую изоляцию кабеля длиной в две мили, погруженного в морскую воду у побережья неподалёку от Фолкстона.
Первые коммерческие кабели
В августе 1850 года, получив концессию от французского правительства, проложила первую телеграфную линию по дну Ла-Манша, используя для этого переоборудованный буксир «Голиаф». Кабель представлял собой обычный медный провод, покрытый гуттаперчей, без какой-либо другой защиты, и проект закончился безуспешно. Тем не менее, данный эксперимент обеспечил возобновление концессии, и в сентябре 1851 года новый кабель был проложен с помощью корабля «Blazer», который буксировался от английского к французскому берегу.
В 1853 году были проложены новые кабели, связывающие Великобританию с Ирландией, Бельгией и Нидерландами, а также пересекающие Датские проливы. «British and Irish Magnetic Telegraph Company» 23 мая успешно завершила прокладку телеграфной линии между городами Портпатрик и Донахади, связав Великобританию с Ирландией. Работы по прокладке кабеля выполнялись с помощью углевоза «William Hutt». Это же судно использовалось компанией «Submarine Telegraph» для соединения кабелем Дувра в Великобритании и Остенде в Бельгии. В то же время «Electric & International Telegraph Company» проложила два кабеля через Северное море от Орфорд-Несс до Схевенингена, соединив телеграфной связью Великобританию и Нидерланды. Эти кабели были проложены с помощью парохода «Монарх», который стал первым судном, оборудованным исключительно для прокладки кабеля.
В 1858 году с помощью парохода «Эльба» был проложен телеграфный кабель между островами Джерси и Гернси в Норманском море, а затем через остров Олдерни, в Уэймут, так что в сентябре было обеспечено соединение этих островов с телеграфной сетью Великобритании.
Одновременно начали изучаться проблемы, приводящие к разрыву кабелей (штормы, приливы и отливы, движение песка и камней) и методы ремонта подводных кабелей.
Прокладка трансатлантического телеграфного кабеля
Первая попытка проложить трансатлантический телеграфный кабель была предпринята Сайрусом Уэстом Филдом, который в 1858 году убедил британских промышленников финансировать и проложить эту линию. Тем не менее, тогдашняя технология была несовершенна; с самого начала работы возникали проблемы, и проложенный кабель работал всего месяц. Последующие попытки в 1865 и 1866 годах были более успешны. С помощью крупнейшего в мире (на то время) парохода «Great Eastern» и более продвинутой технологии прокладки был проложен первый трансатлантический кабель. В 1870 году тот же корабль «Great Eastern» помог проложить первый кабель из Адена (Йемен) в Индию.
Первенство Британии при прокладке подводных кабелей
С 1850-х до 1911 года британские подводные кабельные линии передач доминировали на самом важном участке — в Северной Атлантике. Это было связано в первую очередь с тем, что в Великобритании были предприниматели, готовые вложить очень большие деньги в строительство, прокладки и обслуживание подводных кабелей. Эти вложения окупались улучшением связи по всей территории Британской империи, что делало более эффективной работу торговых и судоходных компаний, информационных агентств (например, «Рейтерс») а также британского правительства, армии и флота. Торговые компании начали использовать подводные телеграфные кабели для общения с капитанами судов в пунктах назначения, и давать указания относительно того, куда идти дальше, чтобы забрать груз, основываясь на сообщенных ценах и информации о поставках. Британское правительство использовало телеграфную сеть для поддержания административных связей с губернаторами по всей территории империи. В британских колониях проживало значительное количество европейцев, поэтому известия из колоний были интересны широкой общественности в метрополии.
Важную роль играло также географическое положение. На восточной стороне Атлантики находилась Ирландия, а на западной стороне — остров Ньюфаундленд. Обе территории входили в Британскую империю, что обеспечивало кратчайший путь для прокладки кабелей через океан и значительно сокращало расходы.
Британские официальные лица стремились создать , которая обеспечила бы бесперебойную связь на всей территории Британской империи, особенно во время военных действий, и наоборот подготовили стратегии, чтобы быстро прервать коммуникацию противника. После объявления войны Германии в 1914 году первым действием Британии было перерезывание пяти кабелей, которые связывали Германию с Францией, Испанией и Азорскими островами, а через них, с Северной Америкой.
О том, что Британия доминировала в области подводных телеграфных коммуникаций, свидетельствует тот факт, что из тридцати кораблей для укладки кабеля двадцать четыре принадлежали британским компаниям. В 1892 году британские компании владели и эксплуатировали две трети кабельных систем в мире, а к 1923 году их доля, хотя и уменьшилась, но по-прежнему составляла 42.7 процента.
Кабель в Индию, Сингапур, на Дальний Восток и Австралию
В течение 1860-х и 1870-х годов британские кабельные сети продвигались на восток, в Средиземное море и Индийский океан. Кабель 1863 года до Бомбея, Индия (ныне Мумбаи), обеспечил также связь с Саудовской Аравией. В 1870 году Бомбей с помощью подводного кабеля был связан с Лондоном. В 1872 году четыре компании, участвовавшие в прокладке кабеля до Бомбея, объединились в гигантскую , хозяином которой стал Джон Пендер. Филиал этой компании занимался прокладкой кабеля в Китай и в Австралию. В 1872 году кабель связал Австралию с Бомбеем через Сингапур и Китай, а в 1876 году кабельная связь протянулась от Лондона до Новой Зеландии.
Подводные кабели через Тихий океан Прокладка первых кабелей через Тихий океан, обеспечивающих передачу телеграфных сообщений, была завершена в 1902 и 1903 годах. С их помощью материковая часть США была в 1902 году соединена с Гавайями, а затем, в 1903 году, с островом Гуам и Филиппинами. Канада, Австралия, Новая Зеландия и Фиджи также были связаны в 1902 году с тихоокеанским сегментом Всемирной Британской телеграфной сети. Япония была подключена к системе в 1906 году. Связь с атоллом Мидуэй была прекращена в 1941 году из-за Второй мировой войны, но оставшаяся часть сети оставалась в эксплуатации до 1951 года.
Первый транстихоокеанский телефонный кабель был проложен от Гавайских островов до Японии в 1964 году. В том же 1964 году для связи между Сиднеем и Ванкувером был открыт кабель Commonwealth Pacific () с пропускной способностью 80 телефонных каналов, а в 1967 году была открыта система Содружества Юго-Восточной Азии () с пропускной способностью 160 телефонных каналов.
Конструкция кабелей
Трансатлантические кабели XIX века состояли из наружного защищающего стального слоя, позднее заменённого стальной проволокой, и изоляционной обмотки из гуттаперчи вокруг многожильного кабеля из медной проволоки в центре. Участки, расположенные в прибрежных концах кабеля, имели дополнительные слои защитной брони. Гуттаперча, натуральный полимер, во многом похожий на каучук, обладает почти идеальными свойствами для изоляции подводных кабелей. Единственным её недостатком является довольно высокая диэлектрическая проницаемость, что повышало общую ёмкость кабеля. Гуттаперча применялась до годов, пока её не заменили на полиэтилен. Тогда полиэтилен был стратегическим материалом и применялся только в военной технике. Однако первый подводный кабель, в котором использовался полиэтилен, был проложен только в 1945 году, ещё во время Второй мировой войны, через Ла-МаншAsh, Stewart, «The development of submarine cables», ch. 1 in, Burnett, Douglas R.; Beckman, Robert; Davenport, Tara M., Submarine Cables: The Handbook of Law and Policy, Martinus Nijhoff Publishers, 2014 .. В годах американские военные экспериментировали с кабелями с резиновой изоляцией в качестве альтернативы гуттаперче, поскольку американцы контролировали поставки натурального каучука, но не гуттаперчи. Водонепроницаемость подводных кабелей повысилась после того, как в 1926 году благодаря исследованиям Джона Т. Блейка появилась возможность удалять из каучука находившиеся там протеины.
Многие ранние подводные кабели повреждались морскими котиками. Корабельные черви и черви вида Xylophaga повреждали изоляцию. Вредители проникали внутрь между стальными защитными проволоками кабеля или через повреждения в защитной броне. Зафиксированы случаи, когда кабели прокусывали акулы, а в 1873 году кабель, проложенный в Персидском заливе между Карачи и Гвадаром, повредил кит, который, по всей видимости, пытался использовать кабель для очистки ракушек в том месте, где кабель резко спускался по крутому обрыву. Несчастный кит запутался в кабеле и утонул. Его вместе с кабелем с большим трудом смог поднять на поверхность ремонтный корабль«On accidents to submarine cables» , Journal of the Society of Telegraph Engineers, vol. 2, no. 5, pp. 311—313, 1873..
Возникшие проблемы и их решение