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99%国际数据都靠它,海底光缆如何在深海“穿针引线”?
发布时间:2025-06-20 17:33:51
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海底光缆铺设技术鲨鱼防护光缆修复
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漫科学
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科创扬帆,科普同行
科普图文简介:
海底光缆是全球数据传输的重要基础设施,铺设过程复杂且技术要求高。


当你滑动手机浏览国际新闻或者与海外朋友视频通话时,大约99%的数据正在通过沉睡在深海的“钢铁巨龙”——海底光缆穿梭全球。或许你会好奇,海底光缆是如何在广袤的深海中铺设的?鲨鱼会不会咬断它?

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(图片来源:央视新闻)

海底光缆的铺设并非轻易就能完成,涉及到众多高科技手段,要求极高的精准度和复杂的技术流程。

首先要有一艘宽度超20米、长度达上百米的光缆船,将制造好的光缆装载到光缆舱中,一次性可以装载2000多公里。光缆船不仅大,而且非常智能。它装有先进的导航系统,能确保在风浪中精准定位。等到了工作的地方,光缆船会用锚把自己牢牢固定住,然后派出自己的“助手”——辅助牵引船,去慢慢放出光缆。辅助牵引船的牵引装置非常精准,能控制光缆的释放速度和拉力,防止光缆因为过度弯曲或者被猛地一拉而受损。

其次,铺设光缆时,会先派出水下机器人探路,找出海底的障碍物。然后铺设船会像扔渔网一样,把光缆扔下去,利用海流的力量,让它缓慢下沉,自然散开。然后使用一个像海底犁地机一样的设备——埋设犁。它会通过喷出高压水柱在海底挖出一条深沟,然后将光缆轻轻“种”进海床,再用沙子埋上,就像给光缆盖上一床被子,从而保护它不被过往船只撞到或者被海底生物咬坏。对于长距离的海底光缆,还需要在中间设置中继器,用于放大和传输信号。中继器是光缆的“加油站”,它采用双冗余设计,万一有一个坏了,另一个能马上顶替,确保信号的稳定和可靠。

在靠近海岸的浅海区,因为船只多、海底地形复杂,所以光缆需要穿上厚厚的“铠甲”。这个“铠甲”的构造堪比俄罗斯套娃艺术:最内层是二氧化硅光纤,外层包裹着铜管、铝箔、聚乙烯、钢绞线等12层防护,钢绞线像弹簧一样一圈圈缠绕着,大大提升抗拉强度,最终形成既能防止海水腐蚀,又能给中继器供电的保护罩。一艘光缆船一天能铺设100-150公里的光缆,速度远高于在陆地上铺设。

而在深海区,铺设光缆更加简单,因为这里人迹罕至,光缆大可以放心脱掉那层厚重的“铠甲”轻装上阵了,这时光缆的直径只有15-20毫米,外面只有一层聚乙烯保护套和抗压套层。在深海,一天能铺设200公里以上的光缆,成本比浅海区还低。

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(图片来源:百度百科)

光缆从生产出来到铺设海底,要经过七道质量检测关,包括检查光缆能不能通电、拉不拉得断、漏不漏水、耐不耐腐蚀、弯不弯得动、抗疲劳程度如何,最后还要用OTDR(光时域反射仪)全程测试一下,确保通讯方面没问题;光缆铺好了之后,每隔50公里,还要设置一个水下监控节点,通过声学应答器随时报告光缆的情况。

但是海底世界情况复杂多变,光缆有时候也会遇到一些棘手的问题。

比如,人们比较好奇的“鲨鱼撕咬”问题。有些鲨鱼喜欢咬东西,光缆就有可能成为它们“磨牙”的工具。为了解决此问题,人们会在光缆外层加上一层硅胶防护套,这种防护套有股特殊气味,能让海洋生物敬而远之;或者在聚乙烯外护套中添加少量的苯甲酸地那铵——这种被称为“苦精”的物质,苦味值是普通苦瓜的200倍,所以鲨鱼压根就不敢靠近光缆,就算接触后也会迅速吐出!

此外,海底是有火山的,喷发出的高温海水可能会损伤光缆,所以在海底火山活跃的地方,光缆必须要能耐高温。因此,这个地方的光缆外壳由玻璃纤维制作,还特别设置了压力释放环,防止地热把光缆撑破。地震多发区也是个挑战,光缆需要有弹性,这样地震来的时候,光缆就能吸收能量,不容易断。

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如今业内对于海底光缆的修复已经有了非常成熟的解决方案,而为了减少海底光缆损坏的情况,多国专家提议建立“光缆保护区”,以限制在海底光缆铺设地点附近的高风险活动。到现在为止,全球已经铺设了超140万公里的海底光缆,相当于绕地球35圈,虽然每公里的建设成本高达50-200万美元,但是它传输数据效率极高,是卫星通信的50倍。

随着全球信息化的不断发展,人们对海底光缆的需求也在不断增加,未来海底光缆也定将朝着更高速度、更大容量、更长距离的方向发展。


参考文献:

[1]孙平阔.海底光缆路由设计影响因素[J].电信工程技术与标准化,2022,35(02):76-80.DOI:10.13992/j.cnki.tetas.2022.02.015.

[2]陈文锋,刘果.复杂海洋地质对海底光缆工程的影响研究[J].铁道建筑技术,2023,(03):52-56.

[3]晨阳,马俊.连接全球的海底光缆有多脆弱[N].环球时报,2024-11-28(008).DOI:10.28378/n.cnki.nhqsb.2024.008236.

张书曼(实习)
陈鑫
余师亮
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评论
影刃
光缆还能穿“俄罗斯套娃”式防护,太形象了
舞影霓裳
质量检测竟然有七道关卡,真严谨
甜筒小可爱
没想到光缆还有“铠甲”保护,科技感满满
家庭的暖阳
全球已有140万公里海底光缆,数据惊人
雅芙
鲨鱼居然会咬光缆,加上苦精这招太聪明了
Sky
建立“光缆保护区”很有必要,防患于未然
茉莉白精灵
中继器的设计很实用,双冗余保障信号稳定
拼搏奋斗者
原来海底光缆是这样铺设的,真是大开眼界
紫陌红尘
深海铺设比浅海还快,真是意想不到
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