今時(shí)今日，當(dāng)你端坐于電腦前，鼠標(biāo)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(yuǎn)的大洋彼岸，其中搭載信息的一個(gè)非常重要的路徑就是海底光纜。

光纜與華人科學(xué)家

光纜是光纖在某種程度上的集成，光纖全稱“光導(dǎo)纖維”，是一種以光脈沖的形式傳輸信號(hào)的媒質(zhì)，外形細(xì)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(xué)家、2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者——高錕。他發(fā)明了石英玻璃，制造出世界上第一根光導(dǎo)纖維，并因此被冠以“光纖之父”的稱號(hào)。高錕的成就為光纜事業(yè)奠下了不朽的基石，在他之后，各種各樣的光纜應(yīng)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(shè)的累計(jì)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(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

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?yàn)樵诤Ｑ蟓h(huán)境中，存在很多難以預(yù)測和度量的因素，所以在陸地上很容易完成的鋪設(shè)和維修工作，若想在海洋中實(shí)現(xiàn)，就要承擔(dān)更大的風(fēng)險(xiǎn)。或許有人要問，為什么不依靠衛(wèi)星通訊?衛(wèi)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(shí)，只靠幾個(gè)穿行于地表的衛(wèi)星是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。而海底光纜比起普通的通訊方法會(huì)有如下幾個(gè)突出的優(yōu)勢，比如：它的信號(hào)帶寬可以做得足夠大；信號(hào)傳輸?shù)木嚯x可以鋪設(shè)得很長；對(duì)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(tái)灣南部沿海地區(qū)發(fā)生了兩起6級(jí)以上的地震，就導(dǎo)致自次日凌晨起，北京、重慶、武漢等多地網(wǎng)通、電信用戶無法正常訪問國外網(wǎng)站，某些即時(shí)通訊軟件也無法正常登陸。更令人憂心的是，許多企業(yè)跨國交易的信息往來都依靠網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，一旦碰到網(wǎng)絡(luò)中斷，造成的損失難以估量。

那么，我們?cè)鯓硬拍鼙M量避免光纜中斷?

了解海底光纜構(gòu)造

海底光纜系統(tǒng)可分為岸上設(shè)備和水下設(shè)備。其中岸上設(shè)備將語音、圖像、數(shù)據(jù)等通信業(yè)務(wù)打包傳輸；水下設(shè)備則負(fù)責(zé)通信信號(hào)的處理、發(fā)送和接收。水下設(shè)備分為海底光纜、中繼器和“分支單元”3個(gè)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(shè)在海底的光纜要經(jīng)過嚴(yán)密的包裹，以保證光纜經(jīng)久耐用。所以海底光纜自內(nèi)向外是先將經(jīng)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(qiáng)構(gòu)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(qiáng)度拱形結(jié)構(gòu)的鋼絲，鋼絲層外又包上銅管，這樣使得光纜在鋪設(shè)時(shí)不會(huì)發(fā)生扭曲，最后還需一層聚乙烯護(hù)套。

光纜在海底會(huì)面臨很多的考驗(yàn)，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(xì)致和嚴(yán)密的包裹，以保證遇到極端惡劣的情況也不會(huì)輕易斷裂。

艱難的鋪埋過程

海底光纜的布線設(shè)計(jì)也是一門學(xué)問。海底地形復(fù)雜多變，使得光纜的鋪設(shè)必須選址在容易掩埋和地形相對(duì)平坦的地方。這樣盡管在走線上會(huì)復(fù)雜些，但操作和維修起來會(huì)容易得多。另外，光纜鋪設(shè)還要盡可能避開地震帶和漁業(yè)生產(chǎn)捕撈區(qū)。大型捕魚船經(jīng)常下網(wǎng)，一旦走錨拖網(wǎng)，鋪設(shè)在海底的光纜就有被扯斷的危險(xiǎn)。

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

海底光纜的修復(fù)

海底光纜的修復(fù)需要一些專業(yè)的設(shè)備和專門的作業(yè)人員。大致的修復(fù)過程是這樣的：由機(jī)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(jī)器人將繩子系在光纜一頭，由船將光纜拉出海面。同時(shí)，機(jī)器人在切斷處安置無線發(fā)射應(yīng)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(gè)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(gè)斷點(diǎn)之間，經(jīng)反復(fù)測試，通訊正常后，就拋入海下。這時(shí)，水下機(jī)器人又將“上陣”，對(duì)修復(fù)的海底光纜進(jìn)行“沖埋”，即用高壓水槍將海底的淤泥沖出一條溝，將修復(fù)的海底光纜“安放”進(jìn)去。

不過，不盡如人意的是，經(jīng)過再修復(fù)的光纜，其性能會(huì)有所下降。

當(dāng)代科技的日新月異毋庸置疑，但潛伏的危機(jī)也很難避免。我們?cè)陂_創(chuàng)一個(gè)新的科學(xué)領(lǐng)域的同時(shí)，也面臨著新的技術(shù)挑戰(zhàn)。光纜現(xiàn)在已經(jīng)成為了一個(gè)國家的內(nèi)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?cè)絹碓揭蕾囉诤５坠饫|，正因?yàn)槿绱?，我們更需要有十足的措施可以確保它的安全。