搭建海底“高速公路”

今時今日，當你端坐于電腦前，鼠標輕輕一按，各種各樣的信息交流便開始高速往返于我們所在的大陸和遙遠的大洋彼岸，其中搭載信息的一個非常重要的路徑就是海底光纜。

光纜與華人科學家

光纜是光纖在某種程度上的集成，光纖全稱“光導纖維”，是一種以光脈沖的形式傳輸信號的媒質，外形細微而柔韌，直徑0.7毫米～3毫米不等。

提到光纖，就不能不提到一位杰出的華人科學家、2009年諾貝爾物理學獎獲得者——高錕。他發明了石英玻璃，制造出世界上第一根光導纖維，并因此被冠以“光纖之父”的稱號。高錕的成就為光纜事業奠下了不朽的基石，在他之后，各種各樣的光纜應用模式也隨之誕生——海底光纜便是其中非常重要的一種。

1985年，世界上第一條海底光纜在西班牙加納利群島的兩座島嶼之間建成。至2006年，全球海底光纜建設的累計總長度已超過100萬千米，基本形成了覆蓋全球海底的光纜網絡系統。

脆弱的海底光纜

但是海底光纜還有著它極為特殊的一面——因為在海洋環境中，存在很多難以預測和度量的因素，所以在陸地上很容易完成的鋪設和維修工作，若想在海洋中實現，就要承擔更大的風險。或許有人要問，為什么不依靠衛星通訊?衛星的劣勢在于，它的通訊信道比較少，需要傳輸大量的信息時，只靠幾個穿行于地表的衛星是遠遠不夠的。而海底光纜比起普通的通訊方法會有如下幾個突出的優勢，比如：它的信號帶寬可以做得足夠大；信號傳輸的距離可以鋪設得很長；對于電磁干擾的抵抗力也很好等等。

然而，海底光纜是脆弱的。2006年12月26日晚上，臺灣南部沿海地區發生了兩起6級以上的地震，就導致自次日凌晨起，北京、重慶、武漢等多地網通、電信用戶無法正常訪問國外網站，某些即時通訊軟件也無法正常登陸。更令人憂心的是，許多企業跨國交易的信息往來都依靠網絡進行，一旦碰到網絡中斷，造成的損失難以估量。

那么，我們怎樣才能盡量避免光纜中斷?

了解海底光纜構造

海底光纜系統可分為岸上設備和水下設備。其中岸上設備將語音、圖像、數據等通信業務打包傳輸；水下設備則負責通信信號的處理、發送和接收。水下設備分為海底光纜、中繼器和“分支單元”3個部分——海底光纜是其中最重要、也是最為“柔弱”的部分。

一根鋪設在海底的光纜要經過嚴密的包裹，以保證光纜經久耐用。所以海底光纜自內向外是先將經過一次或兩次涂層處理后的光纖螺旋地纏繞起來，外圍是加強構件(用鋼絲制成)，放在專用的不銹鋼鋼管中，再在管外纏繞高強度拱形結構的鋼絲，鋼絲層外又包上銅管，這樣使得光纜在鋪設時不會發生扭曲，最后還需一層聚乙烯護套。

光纜在海底會面臨很多的考驗，除了海水的腐蝕、沙石的沖擊，還有大型海洋生物的尖牙利齒。所以，光纜的外層需要極為細致和嚴密的包裹，以保證遇到極端惡劣的情況也不會輕易斷裂。

艱難的鋪埋過程

海底光纜的布線設計也是一門學問。海底地形復雜多變，使得光纜的鋪設必須選址在容易掩埋和地形相對平坦的地方。這樣盡管在走線上會復雜些，但操作和維修起來會容易得多。另外，光纜鋪設還要盡可能避開地震帶和漁業生產捕撈區。大型捕魚船經常下網，一旦走錨拖網，鋪設在海底的光纜就有被扯斷的危險。

在淺海，如水深小于200米的海域，纜線通常采用埋設，而在深海則采用敷設。主要的埋設方法要借助水力噴射。埋設設備的底部有幾排噴水孔，平行分布于兩側，作業時，所有孔同時向海底噴射出高壓水柱，將海底泥沙沖開，形成海纜溝；埋設設備上部有個導纜孔，用來將光纜引導到海纜溝底部；再由潮流將沖溝自動填平。埋設設備由施工船拖曳前進，并通過工作電纜作出各種指令。深海的敷設依靠敷纜機進行作業。敷纜機一般沒有水下埋設設備，靠海纜自重敷設在海底表面。

海底光纜的修復

海底光纜的修復需要一些專業的設備和專門的作業人員。大致的修復過程是這樣的：由機器人潛水，通過掃描檢測，找到海底光纜破損的精確位置，并將淺埋在泥中的海底光纜挖出，用光纜剪刀將其切斷。之后船上放下繩子，機器人將繩子系在光纜一頭，由船將光纜拉出海面。同時，機器人在切斷處安置無線發射應答器。用相同辦法可將其他破損段光纜也拉出海面。和檢修電話線路一樣，船上的儀器分別接在光纜兩端，通過兩個方向的海底光纜登陸站，檢測出光纜受阻斷的部位究竟在哪一端。之后，收回較長一部分有故障的海底光纜，將其剪下。

接下來靠人工將備用海底光纜接在兩個斷點之間，經反復測試，通訊正常后，就拋入海下。這時，水下機器人又將“上陣”，對修復的海底光纜進行“沖埋”，即用高壓水槍將海底的淤泥沖出一條溝，將修復的海底光纜“安放”進去。

不過，不盡如人意的是，經過再修復的光纜，其性能會有所下降。

當代科技的日新月異毋庸置疑，但潛伏的危機也很難避免。我們在開創一個新的科學領域的同時，也面臨著新的技術挑戰。光纜現在已經成為了一個國家的內在命脈，在你看不到的角落里，正不斷吞吐著海量的信息。我們越來越依賴于海底光纜，正因為如此，我們更需要有十足的措施可以確保它的安全。