搭建海底“高速公路”

今时今日，当你端坐于电脑前，鼠标轻轻一按，各种各样的信息交流便开始高速往返于我们所在的大陆和遥远的大洋彼岸，其中搭载信息的一个非常重要的路径就是海底光缆。

　　

　　光缆与华人科学家

　　

　　光缆是光纤在某种程度上的集成，光纤全称“光导纤维”，是一种以光脉冲的形式传输信号的媒质，外形细微而柔韧，直径0.7毫米～3毫米不等。

　　提到光纤，就不能不提到一位杰出的华人科学家、2009年诺贝尔物理学奖获得者——高锟。他发明了石英玻璃，制造出世界上第一根光导纤维，并因此被冠以“光纤之父”的称号。高锟的成就为光缆事业奠下了不朽的基石，在他之后，各种各样的光缆应用模式也随之诞生——海底光缆便是其中非常重要的一种。

　　1985年，世界上第一条海底光缆在西班牙加纳利群岛的两座岛屿之间建成。至2006年，全球海底光缆建设的累计总长度已超过100万千米，基本形成了覆盖全球海底的光缆网络系统。

　　

　　脆弱的海底光缆

　　

　　但是海底光缆还有着它极为特殊的一面——因为在海洋环境中，存在很多难以预测和度量的因素，所以在陆地上很容易完成的铺设和维修工作，若想在海洋中实现，就要承担更大的风险。或许有人要问，为什么不依靠卫星通讯?卫星的劣势在于，它的通讯信道比较少，需要传输大量的信息时，只靠几个穿行于地表的卫星是远远不够的。而海底光缆比起普通的通讯方法会有如下几个突出的优势，比如：它的信号带宽可以做得足够大；信号传输的距离可以铺设得很长；对于电磁干扰的抵抗力也很好等等。

　　然而，海底光缆是脆弱的。2006年12月26日晚上，台湾南部沿海地区发生了两起6级以上的地震，就导致自次日凌晨起，北京、重庆、武汉等多地网通、电信用户无法正常访问国外网站，某些即时通讯软件也无法正常登陆。更令人忧心的是，许多企业跨国交易的信息往来都依靠网络进行，一旦碰到网络中断，造成的损失难以估量。

　　那么，我们怎样才能尽量避免光缆中断?

　　

　　了解海底光缆构造

　　

　　海底光缆系统可分为岸上设备和水下设备。其中岸上设备将语音、图像、数据等通信业务打包传输；水下设备则负责通信信号的处理、发送和接收。水下设备分为海底光缆、中继器和“分支单元”3个部分——海底光缆是其中最重要、也是最为“柔弱”的部分。

　　一根铺设在海底的光缆要经过严密的包裹，以保证光缆经久耐用。所以海底光缆自内向外是先将经过一次或两次涂层处理后的光纤螺旋地缠绕起来，外围是加强构件(用钢丝制成)，放在专用的不锈钢钢管中，再在管外缠绕高强度拱形结构的钢丝，钢丝层外又包上铜管，这样使得光缆在铺设时不会发生扭曲，最后还需一层聚乙烯护套。

　　光缆在海底会面临很多的考验，除了海水的腐蚀、沙石的冲击，还有大型海洋生物的尖牙利齿。所以，光缆的外层需要极为细致和严密的包裹，以保证遇到极端恶劣的情况也不会轻易断裂。

　　

　　艰难的铺埋过程

　　

　　海底光缆的布线设计也是一门学问。海底地形复杂多变，使得光缆的铺设必须选址在容易掩埋和地形相对平坦的地方。这样尽管在走线上会复杂些，但操作和维修起来会容易得多。另外，光缆铺设还要尽可能避开地震带和渔业生产捕捞区。大型捕鱼船经常下网，一旦走锚拖网，铺设在海底的光缆就有被扯断的危险。

　　在浅海，如水深小于200米的海域，缆线通常采用埋设，而在深海则采用敷设。主要的埋设方法要借助水力喷射。埋设设备的底部有几排喷水孔，平行分布于两侧，作业时，所有孔同时向海底喷射出高压水柱，将海底泥沙冲开，形成海缆沟；埋设设备上部有个导缆孔，用来将光缆引导到海缆沟底部；再由潮流将冲沟自动填平。埋设设备由施工船拖曳前进，并通过工作电缆作出各种指令。深海的敷设依靠敷缆机进行作业。敷缆机一般没有水下埋设设备，靠海缆自重敷设在海底表面。

　　

　　海底光缆的修复

　　

　　海底光缆的修复需要一些专业的设备和专门的作业人员。大致的修复过程是这样的：由机器人潜水，通过扫描检测，找到海底光缆破损的精确位置，并将浅埋在泥中的海底光缆挖出，用光缆剪刀将其切断。之后船上放下绳子，机器人将绳子系在光缆一头，由船将光缆拉出海面。同时，机器人在切断处安置无线发射应答器。用相同办法可将其他破损段光缆也拉出海面。和检修电话线路一样，船上的仪器分别接在光缆两端，通过两个方向的海底光缆登陆站，检测出光缆受阻断的部位究竟在哪一端。之后，收回较长一部分有故障的海底光缆，将其剪下。

　　接下来靠人工将备用海底光缆接在两个断点之间，经反复测试，通讯正常后，就抛入海下。这时，水下机器人又将“上阵”，对修复的海底光缆进行“冲埋”，即用高压水枪将海底的淤泥冲出一条沟，将修复的海底光缆“安放”进去。

　　不过，不尽如人意的是，经过再修复的光缆，其性能会有所下降。

　　当代科技的日新月异毋庸置疑，但潜伏的危机也很难避免。我们在开创一个新的科学领域的同时，也面临着新的技术挑战。光缆现在已经成为了一个国家的内在命脉，在你看不到的角落里，正不断吞吐着海量的信息。我们越来越依赖于海底光缆，正因为如此，我们更需要有十足的措施可以确保它的安全。