150 лет назад, 16 августа 1858 года, президент Соединенных Штатов Джеймс Бьюкенен получил от королевы Виктории поздравительную телеграмму и отправил ей ответное послание. Первый официальный обмен сообщениями по недавно проложенному трансатлантическому телеграфному кабелю был отмечен парадом и фейерверком над нью-йоркской ратушей. Празднества были омрачены случившимся по этой причине пожаром, а через 6 недель кабель вышел из строя. Правда, и до этого работал он не очень хорошо – послание королевы передавалось в течение 16,5 часа.
От идеи до проекта
Первое предложение, касающееся телеграфа и Атлантического океана, представляло собой ретрансляционную схему, в которой сообщения, доставляемые кораблями, должны были рассылаться телеграфом из Ньюфаундленда в остальную часть Северной Америки. Проблемой являлось строительство телеграфной линии по сложному рельефу острова.
Обращение за помощью инженера, отвечающего за проект, привлекло впоследствии ставшего незаменимым для проекта трансатлантического кабеля американского бизнесмена и финансиста Сайруса Филда. В ходе работы он пересек океан более 30 раз. Несмотря на неудачи, с которыми столкнулся Филд, его энтузиазм привел к успеху.
Первый трансатлантический телеграф. Что пошло не так?
Бизнесмен немедленно ухватился за идею трансатлантической телеграфной передачи. В отличие от наземных систем, в которых импульсы регенерировались реле, трансокеанская линия должна была обойтись одним кабелем. Филд получил заверения в возможности передачи сигнала на большие расстояния от Самуэля Морзе и Майкла Фарадея.
Уильям Томпсон дал этому теоретическое обоснование, в 1855 г. опубликовав закон обратных квадратов. Время нарастания импульса, проходящего через кабель без индуктивной нагрузки, определяется постоянной времени RC проводника длиной L, равной rcL 2 , где r и с – сопротивление и емкость на единицу длины соответственно. Томсон также внес вклад в технологию работы подводного кабеля. Он усовершенствовал зеркальный гальванометр, в котором малейшие отклонения зеркала, вызванные током, усиливались проекцией на экран. Позже он изобрел устройство, регистрирующее сигналы чернилами на бумаге.
Технология подводных кабелей была усовершенствована после появления в 1843 году в Англии гуттаперчи. Эта смола дерева, произрастающего на Малайском полуострове, представляла собой идеальный изолятор, поскольку была термопластичной, смягчалась при нагреве и возвращалась в твердую форму после охлаждения, облегчая изоляцию проводников. В условиях давления и температуры на дне океана ее изоляционные свойства улучшались. Гуттаперча оставалась основным материалом изоляции подводных кабелей до открытия полиэтилена в 1933 году.
Проекты Филда
Сайрус Филд возглавлял 2 проекта, первый из которых потерпел неудачу, а второй завершился успехом. В обоих случаях кабели состояли из одного 7-жильного провода, окруженного гуттаперчей и бронированного стальной проволокой. Защиту от коррозии обеспечивала просмоленная пенька. Морская миля кабеля образца 1858 г. весила 907 кг.
История связи: от телеграфа до трансатлантических интернет-кабелей
Трансатлантический кабель 1866 г. был тяжелее, 1622 кг/миля, но поскольку его объем был больше, то в воде он весил меньше. Прочность на растяжение составляла 3 т и 7,5 т соответственно.
Все кабели имели один проводник с возвратом по воде. Хотя у морской воды сопротивление меньше, она подвержена блуждающим токам. Питание осуществлялось с помощью химических источников тока. Например, проект 1858 г. имел 70 элементов по 1,1 В каждый.
Эти уровни напряжения в сочетании с неправильным и неосторожным хранением привели к выходу глубоководного трансатлантического кабеля из строя. Применение зеркального гальванометра позволило в последующих линиях использовать более низкие напряжения.
Поскольку сопротивление составляло приблизительно 3 Ом на морскую милю, при расстоянии 2000 миль могли проводиться токи порядка миллиампера, достаточные для зеркального гальванометра. В 1860 годах был введен биполярный телеграфный код. Точки и штрихи кода Морзе были заменены импульсами противоположной полярности. Со временем были разработаны более сложные схемы.
Экспедиции 1857-58 и 65-66 гг.
Для прокладки первого трансатлантического кабеля путем выпуска акций было собрано 350 000 фунтов стерлингов. Американское и британское правительства гарантировали возврат инвестиций. Первая попытка была предпринята в 1857 г. Для перевозки кабеля потребовались 2 парохода, «Агамемнон» и «Ниагара».
Электрики одобрили способ, при котором один корабль укладывал линию с береговой станции с последующим соединением второго конца с кабелем на другом судне. Преимущество заключалось в том, что при этом сохранялась непрерывная электрическая связь с берегом. Первая попытка закончилась неудачей, когда на расстоянии 200 миль от берега вышло из строя оборудование для укладки кабеля. Он был потерян на глубине 3,7 км.
В 1857 году главным инженером «Ниагары» Уильямом Эвереттом было разработано новое оборудование для укладки кабеля. Заметным улучшением стал автоматический тормоз, который срабатывал, когда натяжение достигало определенного порога.
После сильного шторма, который чуть не потопил «Агамемнон», корабли встретились посреди океана и 25 июня 1858 г. начали прокладывать трансатлантический кабель снова. «Ниагара» двигалась на запад, а «Агамемнон» – на восток. Было сделано 2 попытки, прерванные повреждением кабеля. Корабли вернулись в Ирландию за его заменой.
17 июля флот снова отправился на встречу друг с другом. После незначительных сбоев операция прошла успешно. Идя с постоянной скоростью в 5–6 узлов, 4 августа «Ниагара» вошла в Тринити-Бэй о. Ньюфаундленд. В тот же день «Агамемнон» прибыл в Бухту Валентия в Ирландии. Королева Виктория отправила описанное выше первое приветственное сообщение.
Экспедиция 1865 г. завершилась неудачей в 600 милях от Ньюфаундленда, и только попытка в 1866 г. была успешной. Первое сообщение по новой линии было отправлено из Ванкувера в Лондон 31 июля 1866 г. Кроме того, был найден конец кабеля, потерянного в 1865 г., и линия была также успешно завершена. Скорость передачи составила 6-8 слов в минуту при стоимости 10$/слово.
Телефонная связь
В 1919 г. американская компания AThttps://fb.ru/article/372783/pervyiy-transatlanticheskiy-kabel» target=»_blank»]fb.ru[/mask_link]
Первые трансатлантические кабели — когда они появились и как работали?
Порой кажется, что все эти «ваши интернеты» существовали всегда. Сотовая связь, интернет, мгновенный обмен информации между пользователями разных стран и континентов. Но это не так — ведь даже в 19-м веке мир был довольно изолированным, отдельные части света мало сообщались друг с другом. Во второй половине века стал развиваться телеграф, проникая во все сферы быта людей того времени. Но изначально скорость передачи информации через океан была равна скорости самого быстрого корабля того времени, который перевозил письма и посылки — при этом нельзя еще забывать и о том, что после морского путешествия сообщения распространялись наземными службами.
Телеграфные компании и бизнесмены, связанные с ними, надеялись проложить первый трансатлантический кабель к 1850 году. Но все эти планы выглядели слишком фантастическими — по крайней мере, пока за дело не принялся Сайрус Уэст Филд. К своим 30 годам он накопил значительный капитал, отошел от дел и решил вложить средства в проект трансатлантического кабеля, протяженностью от Ньюфаундленда до Ирландии.
Образцы кабелей 1858, 1865 и 1866 годов, сформировавших трансатлантическую линию связи
Здесь кабель 1865 года, модель гарпуна и стальной трос того времени
Проект начали реализовывать, но сразу же начались проблемы. Первый кабель лопнул уже через несколько километров, поскольку инженер, ответственный за прокладку кабеля, остановил катушку во время движения корабля. Понадобилось несколько экспедиций, чтобы завершить прокладку, что и было сделано к 1858 году.
Приветствовали завершение проекта королева Виктория (она послала 16 августа телеграмму «Её Величество желает поздравить президента с успешным завершением этого великого международного проекта, к которому Королева проявляла глубокий интерес») и президент Бьюккенен. На деле все работало не слишком хорошо — кабель не позволял передавать данные быстро, послание из 96 слов передавалось несколько часов. Качество связи быстро ухудшилось, и даже на передачу одного слова уже требовался примерно час. Через месяц линия просто умерла из-за главного энергетика. Он подал на линию 2000 вольт, и кабель пришел в негодность.
Те же образцы с иллюстрации книги «Great Inventions» 1932 года
Были проложены новые кабели. Благодаря более удачному подборку кадров (техники, инженеры), прокладка кабелей была также более удачной, а сама линия работала гораздо лучше прежней, хотя ее структура и сами кабели были аналогичными. Уже к 1870 году кабелей было много, сформировалась целая паутина линий.
TAT-1: Вы меня слышите?
Несмотря на то, что технологии развивались очень быстро, причем в 1870 году добавилась еще и телефонная связь, первая трансатлантическая телефонная система появилась только в 1956 году. Система получила название TAT-1. Такой долгий срок может казаться странным, но все же следует помнить, что телефонная связь сложнее телеграфной, и проложить 2800 км телефонного провода так, чтобы линией можно было бы пользоваться — задача непростая.
Первые подводные телеграфные кабели были простыми — медные проводники были изолированы и защищены от воды при помощи натуральных материалов вроде гуттаперчи. Кабели были также бронированы стальным кабелем. Но пропускная способность телефонной линии должна быть гораздо выше пропускной способности линии телеграфной, и проводники, идущие в кабеле параллельно друг другу, не обеспечивали оптимальных условий передачи данных. Поэтому были созданы кабели других типов — например, коаксиальные, которые и не очень дорогие, и позволяют обеспечить большую пропускную способность.
Система TAT-1 включала два кабеля — один для связи запада и востока, и другой — для обратной связи. Кабель состоял из центрального проводника, полиэтиленового диэлектрика и нескольких слоев медной фольги. Это была защита как для сигнала, так и защита от морских животных (так называемые морские черви и т.п.).
Коаксиальный кабель был заключен в тканевую обмотку и джут с водоизолирующей пропиткой. Затем все это заключалось в броню из стальной проволоки. Ближе к берегу кабель бронировался еще сильнее, для защиты от якорей и тралов.
Кабели оснащались гибкими встроенными повторителями для усиления сигнала на интервалах в 69 км. Размер каждого репитера составлял 2,5 метра, и включал три электронные лампы, защищенные от давления на глубине 8000 м. Повторители обеспечивали сигнал в 65 дБ и частотой 144 кГц. Вакуумные лампы было решено использовать несмотря даже на то, что сами репитеры разрабатывались в Bell Labs, где были разработаны и транзисторы (примерно в то же время). Считалось недоказанным, что транзистор может обеспечить такую же качественную работу, как и лампа. Возможно, решение было правильным — ни одна из сотен ламп не отказала за 22 года эксплуатации кабеля.
После ввода в эксплуатацию TAT-1 кабель обеспечил работу 36 линий — 35 телефонных каналов с пропускной способностью в 4 кГц и 22 телеграфными каналами на 36 линии. Чуть позже число каналов увеличилось до 51. В 1963 году заработала линия телетайпа между Москвой и Вашингтоном, она также проходила через ТАТ-1. Магистраль ТАТ-1 проработала до 1978 года, и за это время появились иные альтернативы и стандарты кабелей. Все кабели ТАТ были выведены из эксплуатации, кроме ТАТ-14, оптоволоконного кабеля с пропускной способностью в 9,38 Тб/с, введенный в работу в 2001 году.
Сейчас кабелей уже сотни, они проходят через океаны и почти все континенты, исключая Антарктиду.
И все это — благодаря технологическим новшествам 19-го века.
- телефонная связь
- телеграфная связь
- история ит
- трансатлантический кабель
- История IT
- Сетевое оборудование
Источник: habr.com
Как первая телеграмма пробежала по океанскому дну?
Правда это или нет, но рассказывают, как некая дама, услышав, что между Европой и Америкой проложили телеграфный кабель, больше всего изумилась вот чему: каким-таким образом телеграммы, пройдя сквозь воды Атлантики, остаются… сухими?
Впрочем, следует извинить такую наивность, ведь в ту пору для многих людей теле¬граф еще оставался диковинкой. Но стоит только поближе познакомиться с обстоятельствами, при которых осуществлялся этот проект, и даже мы с вами, живущие в XXI столетии, удивимся. Правда, совсем другому…
Технические средства, которыми располагали авторы проекта, были еще весьма несовершенными. Множество разнообразных проблем пришлось разрешать буквально на ходу, проявляя чудеса изобретательности. Сами работы по прокладке кабеля потребовали огромного, титанического труда. Да к тому же людей, решивших связать телеграфной линией два континента, преследовало прямо-таки фантастическое, фатальное невезение; словно злая судьба нарочно вставляла палки в колеса!
Но, несмотря на все превратности, строители сумели довести свое дело до конца, и проведение телеграфной линии между двумя континентами стало для своего времени огромным достижением, даже своего рода техническим подвигом. И приобретенный при этом бесценный опыт дал возможность уже много легче и проще установить подводную телеграфную связь между другими материками.
Прежде всего надо было изготовить специальный, хорошо изолированный и защищенный от разъедающего действия морской воды подводный телеграфный кабель. Над такой проблемой, напомним, задумывался еще П. Л. Шиллинг. Что использовать в качестве защитного материала?
В 40-х годах XIX века из сока некоторых тропических растений научились получать гуттаперчу — вязкое 12-Техннк Ш эластичное вещество. Опыты немецкого изобретателя Вернера Сименса показали, что гуттаперча — замечательный изолятор. Сам же Вернер быстро спроектировал и построил специальную машину, способную покрывать провода оболочкой из гуттаперчи.
А в 1850 году другой изобретатель, Джон Брет, впервые изготовил специальный подводный телеграфный кабель. Он состоял из двух медных проволок диаметром 2 миллиметра, закрытых толстым гуттаперчевым слоем. Но такой кабель оказался несовершенным: медная проволока легко ломалась. Это показала первая же попытка связать телеграфом Англию и Францию.
А эта задача была крайне насущной. Ведь в то время, когда все европейские страны уже установили между собой телеграфную связь, островная Англия оставалась как бы на отшибе. Хоть и невелик пролив Ла-Манш, а по воздуху над ним телеграфный провод все равно не протянешь.
Правда, сам кабель проложить по дну Ла- Манша удалось без особых технических проблем. Сделал это тот же Джон Брет. Специально особым образом оборудовали судно «Голиаф» — погрузили на него огромную катушку с намотанными километрами кабеля. Заранее наметили предстоящий путь. Перед «Голиафом», показывая дорогу, шел военный корабль «Вигдеон».
Уже через несколько часов кабельное судно достигло французского берега. Все это время с его борта шел обмен телеграфными сообщениями с береговой станцией в Англии. Но вскоре связь прекратилась: где- то на дне произошел обрыв кабеля…
Однако уже на следующий год телеграф надежно связал Англию с материком. Теперь по дну Ла-Манша был проложен новый кабель, более совершенный. Медных проволочек стало четыре, каждая в гуттаперчевой оболочке. Для прочности они были свиты в один канат с пятью круглыми просмоленными пеньковыми шнурами. Вдобавок кабель был обмотан двумя слоями пеньковых веревок, которые, в свою очередь, были перевиты десятью железными оцинкованными проволоками.
Такой кабель, разумеется, был несравненно толще и тяжелее, чем первый. Зато оказался работоспособным и надежным. Именно его вслед за тем с успехом использовали на подводных телеграфных линиях между Англией и Ирландией, Англией и Голландией, Швецией и Норвегией…
А в 1857 году пришел черед и трансатлантического телеграфного кабеля. Человека, решившего осуществить такой проект, звали Сайрес Филд. Джона Брета он пригласил сотрудничать в своем проекте.
В отличие от Брета был Филд не изобретателем и конструктором, а предпринимателем. Не скрывал того, что в первую очередь его интересуют коммерческие цели. Передавать телеграммы через океан — дорогое удовольствие, но необходимое многим, поэтому среди акционеров были крупнейшие банки и частные лица, в том числе и знаменитый английский писатель Уильям Теккерей. Трансатлантический кабель должен был принести огромные прибыли основанной Филдом «Компании по постройке и эксплуатации телеграфа».
По счастью, Сайрес Филд оказался человеком поразительно целеустремленным, наделенным железной волей, характером, мужеством, неспособным к унынию, не умеющим сдаваться, продолжающим борьбу даже тогда, когда кажется, что все уже потеряно. Будь на его месте кто-то другой, наверняка в какой- нибудь тяжелый момент он опустил бы руки, и проект был бы отложен на неопределенное время. Филд же — честь и хвала ему — сумел преодолеть все трудности. Сейчас мы убедимся, сколько же их выпало на его долю!
Трансатлантический телеграфный кабель состоял из 7 медных проволочек в гуттаперчевой оболочке. Они были обложены просмоленной пенькой и снаружи обвиты 18 шнурами из железных проволок. Казалось бы, все предусмотрено, но увы: многокилометровый кабель изготовили довольно быстро, всего за 4 месяца, и такая поспешность привела к тому, что он во многих местах имел брак. К сожалению, выяснилось это не на суше, а уже в океане.
Кабель повели в Атлантику от ирландского берега, работа началась 6 августа 1857 года. Корабли, несущие огромные катушки с кабелем, и вспомогательные суда провожали толпы репортеров. Поначалу все складывалось по плану: каждый час на океанское дно ложилось 2 километра кабеля, флотилия все дальше уходила в океан.
Но вскоре кабель оборвался; конец, соскочив со спускового колеса, ушел в глубину. Правда, его удалось поднять с помощью специального крюка-кошки и срастить обрыв. Но 5 дней спустя, в 300 милях от берега, кабель во время непогоды снова оборвался. На этот раз его уже не смогли извлечь и оставили на дне. Сайрес Филд, скрепя сердце, отдал приказ повернуть корабли назад. Первая неудача…
Перед новой попыткой весь кабель был тщательно осмотрен, места, которые казались ненадежными, вырезали и срастили каждый проводок заново. Разумеется, это потребовало поистине титанического труда.
Летом 1858 года флотилия Филда снова вышла в Атлантику. Теперь план был другой: начать прокладку кабеля как раз на середине океана. Соединив его концы, два корабля разошлись в разные стороны. Один двигался к Ирландии, другой — к Ньюфаундленду…
К середине августа противоположные берега океана и в самом деле были соединены телеграфной линией. 16 августа в Нью-Йорк пришла поздравительная телеграмма английской королевы Виктории. Казалось бы, победа уже одержана. И в Англии, и в Америке начались по этому поводу грандиозные торжества…
Однако в самом их разгаре в работе трансатлантического телеграфа проявились неисправности. Сигналы становились все более сбивчивыми. Наконец 1 сентября линия замолкла окончательно. Где-то на дне Атлантики сказалось повреждение кабеля, которое никак теперь не исправить. Снова неудача!
Пережитое разочарование было ни с чем не сравнимым. Компания, основанная Сайресом Филдом, лопнула, как мыльный пузырь. Пострадали многие люди, рискнувшие своим капиталом. Незадачливому предпринимателю пришлось даже какое-то время скрываться от их гнева. И в течение долгих 7 лет никто больше не заговаривал о новой попытке проложить телеграфную линию по дну океана.
К тому же в Америке вскоре началась война между Севером и Югом.
Однако в 1865 году, едва только война окончилась, мир снова услышал о Сайресе Филде. Оказывается, за это время он провел опыты с новым кабелем, более совершенным. Вдобавок ему удалось вновь собрать капитал, заинтересовав новых акционеров. Как ни в чем ни бывало, Филд по-прежнему готов был добиваться намеченной цели.
На этот раз к работам приспособили огромный пароход «Грейт-Истерн», способный без труда поднять на борт весь груз кабеля. 23 июля 1865 он вышел в Атлантику от европейского берега. Но опять-таки почти сразу же начались злоключения.
Уже на следующий день в части кабеля обнаружилась неполадка: железная наружная оболочка контачила с внутренними медными проводами из-за повреждения гуттаперчевого изоляционного слоя. Часть кабеля пришлось вырезать и концы срастить. Позже такая же история повторялась еще несколько раз.
Но все это оказалось лишь досадными мелочами по сравнению с другими невзгодами. Во время штормов кабель несколько раз обрывался и уходил на дно. Его искали, находили, поднимали на поверхность. Но однажды конец кабеля так и не удалось найти. Пришлось и «Грейт-Истерну» ни с чем возвращаться в Англию.
И все-таки удача уже ждала неутомимого, несгибаемого Сайреса Филда. Права на организацию трансатлантического телеграфного сообщения приобрела новая компания. По ее заказу был изготовлен новый кабель, а на «Грейт-Истерн» установили специально сконструированные машины для его укладки. Они были снабжены динамометрами, показывающими силу натяжения кабеля в любой момент.
Это позволяло заранее предвидеть возможный обрыв и предотвращать его. 7 июля 1866 года началась очередная попытка. 27 июля уже без всяких приключений «Грейт-Истерн» достиг американского берега. Трансатлантический телеграф заработал!
А дальше — больше. Огромный пароход снова вышел в океан, и вскоре… был обнаружен конец кабеля, потерянного во время предыдущей попытки. Его срастили с новым, и вскоре Европу и Америку соединяли уже сразу две исправные телеграфные линии. Энергия, воля, настойчивость Сайреса Филда, умение увлечь за собой других людей преодолели все преграды.
Источник: luboznatel.ru