Но рано или поздно это случится. Тогда возникнет вопрос, как обнаружить место повреждения в кабеле длиной 3600 километров. Если бы речь шла о линии без усилителей, то задача не представляла бы трудности. Метод определения места повреждения известен давно, но, к сожалению, в данном случае он неприменим.
Инженеры нашли оригинальный способ обнаружения повреждений кабельной линии с усилителями. В цепь обратной связи каждого усилителя включается кристалл, который настроен в резонанс на очень узкую полосу частот (100 герц), расположенную несколько выше рабочего диапазона. Для каждого усилителя выбрана своя полоса. Схема построена так, что усиление усилителя в резонансной полосе возрастает почти на 3 непера, что влечёт за собой появление на выходе усилителя "пика" шума, который, не попадая в рабочий диапазон частот, может быть обнаружен специальными приборами на приёмных концах линии.
Если все усилители исправны, то станция уловит "пики" шумов, соответствующие каждому из них. Но если один усилитель выйдет из строя, будут обнаружены "пики" только тех усилителей, которые расположены между местом повреждения и приёмной оконечной станцией. С целью осуществления такого контроля необходимо одно условие - вся линия в целом должна пропускать ток дистанционного питания, даже если какая-то лампа выйдет из строя, с тем, чтобы работали исправные цепи. Для выполнения этого условия в каждом усилителе устанавливается газоразрядная лампа, которая зажигается и пропускает ток питания в случае выхода из строя электронной лампы. Система в целом не сможет транслировать речь, однако испытательные цепи будут функционировать.
Любопытно, что метод обнаружения дефектных усилителей позволил также определять температуру на океанском дне. Кристаллы, включённые в усилители, поддаются температурным изменениям и при этом изменяют пропускаемую частоту. И хотя изменению окружающей температуры на 1° соответствует изменение частоты всего на 1 герц, эти изменения могут быть обнаружены береговой станцией.
Схема усилителей, применённых в трансатлантической линии, весьма сложна. Усиление усилителя возрастает от 2,3 непера на частоте 20 килогерц до 6,9 непера на частоте 160 килогерц так, чтобы полностью компенсировать затухание предыдущего участка кабеля на всех частотах.
Однако, несмотря на все расчёты и испытания, выполненные в лабораториях, характеристики тракта, состоящего из усилителей, уложенных на морское дно вместе с секциями кабелей, несколько меняются. Частично это происходит из-за разницы в температуре и давлении, но иногда изменения трудно объяснить только этими факторами и их обозначают термином "эффект прокладки", природа которого до конца ещё не изучена.
Малейшее изменение характеристик может привести к увеличению шумов в каналах, так как помехи по всей длине линии усиливаются вместе с полезным сигналом; поэтому характеристики необходимо корректировать уже на проложенной линии. Проще всего это можно было бы сделать, отрегулировав последующий усилитель в соответствии с предыдущим, но дело в том, что готовый усилитель герметизирован, покрыт бронёй и его схема недоступна каким-либо воздействиям; изменить в ней что-либо невозможно.
Для решения задачи в систему введён дополнительный элемент цепи - выравниватель. В его схеме - сопротивления, конденсаторы и катушки индуктивности. Они заключены примерно в такую же оболочку, как и усилители. Всего в обоих кабелях трансатлантической линии установлено четырнадцать таких выравнивателей.
Английские усилители двустороннего действия заключены в массивный корпус длиной в 2,75 метра и диаметром 250 миллиметров. В каждый из них вмонтированы три электродные лампы - пентоды, спроектированные исследовательской станцией Британского ведомства связи в Доллис Хилл. Их внутреннее сопротивление в шесть раз меньше, чем у американских пентодов, что получено за счёт более тесного расположения электродов; это повышает вероятность повреждения ламп. Для увеличения надёжной работы в усилителях предусмотрено резервирование ламп и других элементов схемы.
В секции кабеля Ньюфаундленд-Новая Шотландия применён остроумный способ обнаружения дефектных усилителей. Метод основан на принципе работы радиолокационной установки. По линии посылается импульс, и каждый усилитель отвечает на него своим собственным "эхо". В трансатлантической секции кабеля этот принцип неприменим, так как каждый из двух кабелей передаёт сигналы только в одном направлении.
Вот в основных чертах и все, чего следовало бы коснуться в этой главе. Остаются ещё два момента, которые мы лишь слегка затронули. Каждый из них заслуживает отдельной главы. Первый касается методов производства, второй - перенесёт нас на борт кабельного судна "Монарх", идущего из Шотландии в Америку и опускающего за борт свой бесценный груз.
XXII. ИЗГОТОВЛЕНИЕ УСИЛИТЕЛЕЙ
XXIII. ГОЛОС ИЗ-ЗА ОКЕАНА
XXIV. БУДУЩЕЕ
Инженеры нашли оригинальный способ обнаружения повреждений кабельной линии с усилителями. В цепь обратной связи каждого усилителя включается кристалл, который настроен в резонанс на очень узкую полосу частот (100 герц), расположенную несколько выше рабочего диапазона. Для каждого усилителя выбрана своя полоса. Схема построена так, что усиление усилителя в резонансной полосе возрастает почти на 3 непера, что влечёт за собой появление на выходе усилителя "пика" шума, который, не попадая в рабочий диапазон частот, может быть обнаружен специальными приборами на приёмных концах линии.
Если все усилители исправны, то станция уловит "пики" шумов, соответствующие каждому из них. Но если один усилитель выйдет из строя, будут обнаружены "пики" только тех усилителей, которые расположены между местом повреждения и приёмной оконечной станцией. С целью осуществления такого контроля необходимо одно условие - вся линия в целом должна пропускать ток дистанционного питания, даже если какая-то лампа выйдет из строя, с тем, чтобы работали исправные цепи. Для выполнения этого условия в каждом усилителе устанавливается газоразрядная лампа, которая зажигается и пропускает ток питания в случае выхода из строя электронной лампы. Система в целом не сможет транслировать речь, однако испытательные цепи будут функционировать.
Любопытно, что метод обнаружения дефектных усилителей позволил также определять температуру на океанском дне. Кристаллы, включённые в усилители, поддаются температурным изменениям и при этом изменяют пропускаемую частоту. И хотя изменению окружающей температуры на 1° соответствует изменение частоты всего на 1 герц, эти изменения могут быть обнаружены береговой станцией.
Схема усилителей, применённых в трансатлантической линии, весьма сложна. Усиление усилителя возрастает от 2,3 непера на частоте 20 килогерц до 6,9 непера на частоте 160 килогерц так, чтобы полностью компенсировать затухание предыдущего участка кабеля на всех частотах.
Однако, несмотря на все расчёты и испытания, выполненные в лабораториях, характеристики тракта, состоящего из усилителей, уложенных на морское дно вместе с секциями кабелей, несколько меняются. Частично это происходит из-за разницы в температуре и давлении, но иногда изменения трудно объяснить только этими факторами и их обозначают термином "эффект прокладки", природа которого до конца ещё не изучена.
Малейшее изменение характеристик может привести к увеличению шумов в каналах, так как помехи по всей длине линии усиливаются вместе с полезным сигналом; поэтому характеристики необходимо корректировать уже на проложенной линии. Проще всего это можно было бы сделать, отрегулировав последующий усилитель в соответствии с предыдущим, но дело в том, что готовый усилитель герметизирован, покрыт бронёй и его схема недоступна каким-либо воздействиям; изменить в ней что-либо невозможно.
Для решения задачи в систему введён дополнительный элемент цепи - выравниватель. В его схеме - сопротивления, конденсаторы и катушки индуктивности. Они заключены примерно в такую же оболочку, как и усилители. Всего в обоих кабелях трансатлантической линии установлено четырнадцать таких выравнивателей.
Английские усилители двустороннего действия заключены в массивный корпус длиной в 2,75 метра и диаметром 250 миллиметров. В каждый из них вмонтированы три электродные лампы - пентоды, спроектированные исследовательской станцией Британского ведомства связи в Доллис Хилл. Их внутреннее сопротивление в шесть раз меньше, чем у американских пентодов, что получено за счёт более тесного расположения электродов; это повышает вероятность повреждения ламп. Для увеличения надёжной работы в усилителях предусмотрено резервирование ламп и других элементов схемы.
В секции кабеля Ньюфаундленд-Новая Шотландия применён остроумный способ обнаружения дефектных усилителей. Метод основан на принципе работы радиолокационной установки. По линии посылается импульс, и каждый усилитель отвечает на него своим собственным "эхо". В трансатлантической секции кабеля этот принцип неприменим, так как каждый из двух кабелей передаёт сигналы только в одном направлении.
Вот в основных чертах и все, чего следовало бы коснуться в этой главе. Остаются ещё два момента, которые мы лишь слегка затронули. Каждый из них заслуживает отдельной главы. Первый касается методов производства, второй - перенесёт нас на борт кабельного судна "Монарх", идущего из Шотландии в Америку и опускающего за борт свой бесценный груз.
XXII. ИЗГОТОВЛЕНИЕ УСИЛИТЕЛЕЙ
Сам я никогда особенно не интересовался, как изготовляются те или иные предметы и механизмы. Меня больше интересует, как они работают. Однако речь идёт о трансатлантической телефонной линии, и тут я вынужден изменить своё мнение: процесс производства подводных усилителей настолько интересен, что его нельзя обойти.
В современном мире найдётся немного изделий, которые вручаются потребителю с гарантией их совершенства в работе и абсолютной надёжности, хотя бесспорно, что одно изделие должно быть надёжнее, чем другое, - нельзя, например, предъявлять одинаковые требования к парашюту и к приспособлению для открывания консервных банок.
Большинство фирм выработало свои методы контроля, которые определяются характером товара. Так, при массовом производстве несложных изделий нет необходимости тщательно проверять каждое из них, ибо это может привести к тому, что испытание изделий обойдётся дороже их изготовления. Стоимость обыкновенного сопротивления ценой в шиллинг возрастёт в десять раз, если каждый экземпляр подвергнуть испытанию. Гораздо проще допустить незначительный процент брака с последующей заменой покупателю бракованного экземпляра.
Американские гибкие усилители изготовлялись на специальном заводе, построенном компанией "Вестерн Электрик" в Хиллсайде, штат Нью-Джерси. Ни на одном предприятии, исключая, пожалуй, предприятия, занятые в области атомной энергии, ракетостроения, фармакологии, не предъявляются такие строгие требования к чистоте рабочих мест. Завод имеет систему кондиционирования воздуха, при постоянном контроле его температуры и влажности. Давление внутри рабочих помещений несколько выше, чем снаружи, дабы предотвратить попадание в них пыли.
Рабочие и служащие завода "фильтруются" так же основательно, как и воздух, попадающий в помещения. Они проходят тщательную проверку, а потом специальную подготовку в той области, в которой им предстоит трудиться. Все рабочие завода одеты в белую форму из орлона и напоминают врачей, занятых в клинике.
На этом заводе изготовляются почти все детали глубоководных усилителей. На стороне делаются только стальные кольца и медные трубы. На первый взгляд трёхметровая медная труба с диаметром 45 миллиметров и толщиной стенки не более 0,8 миллиметра в изготовлении не представляет ничего сложного. Но лишь одна фирма согласилась поставлять их, обеспечивая нужную степень точности. И то первая партия труб была забракована заказчиком на 99 процентов из-за нарушения допусков. Только после замены части оборудования брак сократился до 50 процентов. Этот пример, конечно, исключение, но и к другим деталям усилителей предъявлялись столь же высокие требования.
К сборке обычно допускалось не более 80 процентоп изготовленных катушек индуктивности, 65 процентов сопротивлений, ещё меньший процент конденсаторов, хотя все они были сделаны по высокому классу точности. В течение полутора дней вручную наматывались некоторые типы катушек - машины не могли выполнить эту работу с достаточной точностью.
Соединённые между собой электрические детали укладывались в определённом порядке в семнадцать сочленённых цилиндриков из прозрачной пластмассы; цилиндрики, в свою очередь, заключаются в надёжный кожух. Окончательно собранный усилитель подвергался тщательным испытаниям на водонепроницаемость, так как ему предстояло выдерживать давление воды в сотни килограмм на квадратный сантиметр в продолжение по меньшей мере двадцати лет.
Испытания на герметичность проводились с применением газа гелия под давлением, которое на 25 процентов выше давления на морском дне. Атомы гелия, обладающие большой проникающей способностью, улавливались специальным детектором, известным под названием "масс-спектрометр". На тот случай, если незначительное количество влаги всё же просочится через оболочку усилителя, внутри него устанавливался поглотитель - эксикатор. Но эксикатор не должен открываться для приёма влаги до тех пор, пока "нутро" усилителя не будет просушено и надлежащим образом изолировано от окружающей среды. Для того чтобы убедиться в том, что эксикатор открылся, к стенке усилителя прикладывают чувствительный микрофон, с помощью которого улавливают звук открывания эксикатора в момент испытания усилителя на герметичность.
После того как наложен последний герметизирующий слой, усилитель вновь подвергается испытаниям на непроницаемость. Сложность их в том, что усилитель уже нельзя вскрыть, а значит, и посмотреть на результаты испытаний.
На помощь приходит раствор соли радиоактивного изотопа цезия-134. Под давлением в несколько сот атмосфер в течение шестидесяти часов он нагнетается в усилитель. Проникание раствора внутрь усилителя фиксируется счётчиком Гейгера. Радиоактивные испытания включали множество мелких точно рассчитанных по времени операций. Порядок этих испытаний наговорен на магнитную плёнку. Всякий раз, когда шли испытания, воспроизводилась запись на плёнке и техники следовали указаниям диктора. Это был прекрасный способ обеспечить точную последовательность операций, но группе, проводившей испытания, по-видимому, было несколько утомительно слушать запись в сотый раз.
Английские жёсткие усилители изготовляются с неменьшей тщательностью, чем американские. Многие детали в них покрыты золотом во избежание преждевременного износа. Таким образом, два ценнейших элемента - золото и радиоцезий - используются в трансатлантическом подводном кабеле.
Однако, несмотря на тщательность исполнения и строгий контроль, усилители, как, впрочем, и всё, что сделано руками человека, не могут быть абсолютно совершенными. Кроме того, сама трансатлантическая телефонная связь и особенно поведение кабеля глубоко на морском дне таят много неизвестного. Кто знает, как долго прослужат электронные лампы, хотя они рассчитаны на пять тысяч часов работы? Возможно, в один прекрасный день выйдет из строя сопротивление или катушка индуктивности. Когда это случится - сейчас сказать трудно.
В современном мире найдётся немного изделий, которые вручаются потребителю с гарантией их совершенства в работе и абсолютной надёжности, хотя бесспорно, что одно изделие должно быть надёжнее, чем другое, - нельзя, например, предъявлять одинаковые требования к парашюту и к приспособлению для открывания консервных банок.
Большинство фирм выработало свои методы контроля, которые определяются характером товара. Так, при массовом производстве несложных изделий нет необходимости тщательно проверять каждое из них, ибо это может привести к тому, что испытание изделий обойдётся дороже их изготовления. Стоимость обыкновенного сопротивления ценой в шиллинг возрастёт в десять раз, если каждый экземпляр подвергнуть испытанию. Гораздо проще допустить незначительный процент брака с последующей заменой покупателю бракованного экземпляра.
Американские гибкие усилители изготовлялись на специальном заводе, построенном компанией "Вестерн Электрик" в Хиллсайде, штат Нью-Джерси. Ни на одном предприятии, исключая, пожалуй, предприятия, занятые в области атомной энергии, ракетостроения, фармакологии, не предъявляются такие строгие требования к чистоте рабочих мест. Завод имеет систему кондиционирования воздуха, при постоянном контроле его температуры и влажности. Давление внутри рабочих помещений несколько выше, чем снаружи, дабы предотвратить попадание в них пыли.
Рабочие и служащие завода "фильтруются" так же основательно, как и воздух, попадающий в помещения. Они проходят тщательную проверку, а потом специальную подготовку в той области, в которой им предстоит трудиться. Все рабочие завода одеты в белую форму из орлона и напоминают врачей, занятых в клинике.
На этом заводе изготовляются почти все детали глубоководных усилителей. На стороне делаются только стальные кольца и медные трубы. На первый взгляд трёхметровая медная труба с диаметром 45 миллиметров и толщиной стенки не более 0,8 миллиметра в изготовлении не представляет ничего сложного. Но лишь одна фирма согласилась поставлять их, обеспечивая нужную степень точности. И то первая партия труб была забракована заказчиком на 99 процентов из-за нарушения допусков. Только после замены части оборудования брак сократился до 50 процентов. Этот пример, конечно, исключение, но и к другим деталям усилителей предъявлялись столь же высокие требования.
К сборке обычно допускалось не более 80 процентоп изготовленных катушек индуктивности, 65 процентов сопротивлений, ещё меньший процент конденсаторов, хотя все они были сделаны по высокому классу точности. В течение полутора дней вручную наматывались некоторые типы катушек - машины не могли выполнить эту работу с достаточной точностью.
Соединённые между собой электрические детали укладывались в определённом порядке в семнадцать сочленённых цилиндриков из прозрачной пластмассы; цилиндрики, в свою очередь, заключаются в надёжный кожух. Окончательно собранный усилитель подвергался тщательным испытаниям на водонепроницаемость, так как ему предстояло выдерживать давление воды в сотни килограмм на квадратный сантиметр в продолжение по меньшей мере двадцати лет.
Испытания на герметичность проводились с применением газа гелия под давлением, которое на 25 процентов выше давления на морском дне. Атомы гелия, обладающие большой проникающей способностью, улавливались специальным детектором, известным под названием "масс-спектрометр". На тот случай, если незначительное количество влаги всё же просочится через оболочку усилителя, внутри него устанавливался поглотитель - эксикатор. Но эксикатор не должен открываться для приёма влаги до тех пор, пока "нутро" усилителя не будет просушено и надлежащим образом изолировано от окружающей среды. Для того чтобы убедиться в том, что эксикатор открылся, к стенке усилителя прикладывают чувствительный микрофон, с помощью которого улавливают звук открывания эксикатора в момент испытания усилителя на герметичность.
После того как наложен последний герметизирующий слой, усилитель вновь подвергается испытаниям на непроницаемость. Сложность их в том, что усилитель уже нельзя вскрыть, а значит, и посмотреть на результаты испытаний.
На помощь приходит раствор соли радиоактивного изотопа цезия-134. Под давлением в несколько сот атмосфер в течение шестидесяти часов он нагнетается в усилитель. Проникание раствора внутрь усилителя фиксируется счётчиком Гейгера. Радиоактивные испытания включали множество мелких точно рассчитанных по времени операций. Порядок этих испытаний наговорен на магнитную плёнку. Всякий раз, когда шли испытания, воспроизводилась запись на плёнке и техники следовали указаниям диктора. Это был прекрасный способ обеспечить точную последовательность операций, но группе, проводившей испытания, по-видимому, было несколько утомительно слушать запись в сотый раз.
Английские жёсткие усилители изготовляются с неменьшей тщательностью, чем американские. Многие детали в них покрыты золотом во избежание преждевременного износа. Таким образом, два ценнейших элемента - золото и радиоцезий - используются в трансатлантическом подводном кабеле.
Однако, несмотря на тщательность исполнения и строгий контроль, усилители, как, впрочем, и всё, что сделано руками человека, не могут быть абсолютно совершенными. Кроме того, сама трансатлантическая телефонная связь и особенно поведение кабеля глубоко на морском дне таят много неизвестного. Кто знает, как долго прослужат электронные лампы, хотя они рассчитаны на пять тысяч часов работы? Возможно, в один прекрасный день выйдет из строя сопротивление или катушка индуктивности. Когда это случится - сейчас сказать трудно.
XXIII. ГОЛОС ИЗ-ЗА ОКЕАНА
Много времени прошло с тех пор, как главный инженер Британского ведомства связи решил, что изобретение Грэхема Белла получит весьма ограниченное применение. В лабораториях этого ведомства в конце тридцатых годов были созданы подводные усилители. Впервые подводный усилитель был встроен в телефонный кабель, проложенный в Ирландском море между островами Англси и Мэн, в 1943 году. В последующие годы немало усилителей было уложено между Англией и континентом, в том числе семь - на линии Англия-Норвегия в 1954 году. Эта 600-километровая линия явилась как бы последним этапом пути к прокладке трансатлантического телефонного кабеля.
Как уже упоминалось в предыдущих главах, англичане должны были предоставить судно для прокладки кабеля и разработать проект сооружения линии. Британское ведомство связи, казалось бы ничего общего не имеющее с морским флотом, ещё в 1870 году стало владельцем морского судна "Монарх" грузоподъёмностью в 500 тонн. После этого было ещё два "Монарха"; последний затонул в конце второй мировой войны, уничтоженный немцами.
Кроме "Монарха", Британское ведомство связи потеряло во время войны небольшое кабельное судно "Алерт", погибшее при трагических обстоятельствах. Оно занималось прокладкой кабеля во Францию. Внезапно береговая станция обнаружила, что кабельная линия бездействует и судно не отвечает на сигналы. Корабль, посланный на розыски, обнаружил недалеко от берегов Франции выступающую из воды мачту с английским флагом и международным сигналом о том, что судно занято прокладкой кабеля [63]. Судя по всему, несмотря на сигнал, судно торпедировала немецкая подводная лодка и затопила его.
Современный "Монарх" был построен в 1946 году. Его водоизмещение - 8050 тонн. "Монарх" - самое большое кабельное судно в мире [64]; он способен принять на борт 2400 километров глубоководного кабеля. На судне четыре тенка - круглых трюма диаметром по 12,5 метра; в каждый из тенков укладывается более тысячи тонн кабеля. До сооружения трансатлантической телефонной линии "Монарх" уже использовался на прокладке многих кабелей. При этом прокладка велась не только Англией, но и другими странами. Некоторые кабели предназначались не для связи, а для передачи электрической энергии. Подводные силовые кабели приобрели большое значение в связи с тем, что Англию и европейский континент предполагается связать единой энергетической системой [65]. В числе кабелей, проложенных "Монархом", в частности, 2800-километровый подводный кабель, соединяющий ракетный испытательный центр Военно-воздушных сил США в Патрик Бэйс во Флориде со станциями наблюдения в Южной Атлантике. Когда были запущены американские спутники Земли, именно по этому кабелю сообщались данные о траектории их движения.
Укладка кабеля
и двусторонних усилителей в тенках "Монарха"
Сейчас прокладка подводного кабеля не связана с такими трудностями, как во времена "Грейт Истерна". Открытия и изобретения учёных и инженеров значительно облегчили эту задачу. Так, с помощью эхолота капитан получает чёткое представление о глубинах и профиле дна. Радиолокатор даёт возможность обнаружить приближающийся беper в плохую погоду или тёмной ночью. Для кабельного судна очень важно строго следовать заданным курсом и точно знать своё местонахождение в море. При прокладке трансатлантического кабеля цепь радионавигационных передатчиков, установленных в Ньюфаундленде, систематически посылала сигналы, которые принимались локаторной установкой судна и позволяли определять его положение в море с точностью до нескольких метров.
Для выполнения такой необычной и дорогостоящей операции, как прокладка четырёх тысяч километров телефонного кабеля с гибкими усилителями, нужна была генеральная репетиция, которая и была проведена у берегов Испании весной 1955 года. На "Монархе" пришлось реконструировать судовой вытравливающий механизм, так как гибкие усилители не могли двигаться по окружности барабана с радиусом около метра. Затем оборудование вновь подвергли испытаниям; производились замеры характеристик кабеля и усилителей; результаты измерений сравнивались с лабораторными данными.
Английские жёсткие усилители испытывались в 75 километрах западнее Кадиса, на глубине 300 метров, гибкие американские усилители - в Атлантическом океане, на глубине около пяти километров. На дно была уложена кабельная петля длиной в 75 километров, и по ней вели испытательные передачи.
Когда все испытания закончились, приступили к прокладке кабеля. Если бы удалось проложить все 4000 километров подводного кабеля за один рейс, это было бы идеально. Но на борт следовало взять и усилители, так что погрузить весь кабель не представлялось возможным. Кабель прокладывали, что называется, в несколько заходов.
28 июня 1955 года "Монарх" отошёл от берегов Ньюфаундленда, имея на борту первую секцию кабеля №1 (предназначенного для передачи с запада на восток) длиной 370 километров, с мощной бронёй. Местоположение конца этой секции кабеля по окончании её прокладки отметили массивным буем, и затем судно направилось в Англию за главной глубоководной секцией. Когда вернулись к месту, отмеченному буем, а это было уже в середине августа, оказалось, что цепь, крепящая конец кабеля к бую, оборвалась; три дня ушло на поиски лежавшего на дне конца кабеля. Но это для кабельных судов обычная операция, ибо такие случаи нередки.
Необычной процедурой была укладка гибких подводных усилителей; во время прохождения их через вытравливающий механизм и кормовые шкивы судно убавляло ход с шести узлов до двух. Но, пожалуй, самая сложная операция - установка в общую систему выравнивателей, о которых уже упоминалось в предыдущих главах. Они монтируются с интервалом в несколько сот километров с тем, чтобы корректировать незначительные отклонения от расчётных значений электрических характеристик кабеля после погружения его на морское дно. Иными словами, выравниватели нужны для того, чтобы баланс потерь и усилений электрических сигналов по длине линии оставался постоянным. Поэтому до тех пор, пока определённая часть кабеля не уложена на морское дно и не проделаны соответствующие измерения, нельзя определённо сказать, в каком именно месте следует устанавливать выравниватель.
Команда всегда должна быть наготове, чтобы после определения места сразу же встроить выравниватель в секцию кабеля. Операция эта довольно трудоёмкая. В местах его соединения с кабелем необходима надёжная полиэтиленовая изоляция; затем кабель и выравниватель вместе покрываются бронёй. В зависимости от погоды эта операция длится 10-12 часов.
Между прочим, если говорить о погоде, то в целом она благоприятствовала прокладке кабеля.
Вторая секция кабеля №1 кончилась на расстоянии около 1000 километров от Шотландии, у банки Роколл. Она представляет собой возвышающийся над морем кусок скалы, на котором едва ли побывала дюжина человек. Вокруг неё всегда кипит бешеный прибой, и приблизиться к скале невозможно. Вскоре после второй мировой войны английский Военно-морской флот высадил на эту скалу с вертолёта несколько моряков и формально присоединил территорию банки Роколл к империи, на что, надо сказать, единственные обитатели скалы - чайки - совершенно не реагировали.
Не удивительно, что когда "Монарх" вернулся к банке со следующей секцией кабеля, оставленного буя не было и в помине (позднее он был обнаружен в девятистах километрах от банки Роколл на пути к Северному полюсу). И снова началась поимка кабеля, которая отняла несколько дней.
Наконец, 26 сентября 1955 года кабель достиг Шотландии. С этого момента Ньюфаундленд мог вести телефонные передачи в Европу, но Европа ещё не могла отвечать.
Невидимая нить соединила два совершенно различных города. Кларенвилл - небольшое местечко с населением в 1500 человек, расположенное в пятнадцати километрах от аэропорта Гандер. Видимо, в прошлом это был оживлённый рыбацкий посёлок, но со временем утратил своё значение как центр рыболовства. Инженеры с радостью остановили на нём свой выбор, так как здесь кабелю не угрожали ни якоря, ни тралы. Обан, наоборот, - курортный, очень оживлённый, особенно в летнее время, город; расположенный в наиболее красивой части Шотландии, он окружён живописными холмами и амфитеатром спускается к морю.
Поскольку прокладка кабеля в Атлантике возможна только в летние месяцы (и то не всегда), работа в 1955 году на этом была окончена. Предприятие оживилось вновь 18 апреля 1956 года, когда началась прокладка 550-километровой секции кабеля на участке Ньюфаундленд-Новая Шотландия (Терренсвилл-Сидни-Майнс). На этом участке укладывались жёсткие усилители; в момент их укладки судно останавливалось и стояло до тех пор, пока 540-килограммовый усилитель, поднятый из тенкса, не достигал морского дна. В начале мая 1956 года прокладка секции была закончена, и "Монарх" вернулся в Англию, чтобы затем приступить к прокладке глубоководного кабеля №2.
Прокладка второй атлантической линии - с востока на запад - велась так же, как и кабеля №1, т.е. тремя секциями, но только в обратном порядке. Погода на сей раз была ещё более благоприятной. Операцию закончили 14 августа 1956 года, спустя девяносто лет и восемнадцать дней после того, как "Грейт Истерн" закончил прокладку трансатлантического телеграфного кабеля.
Официальное открытие кабельной линии состоялось 25 сентября 1956 года. В 11 часов дня председатель правления Американской телефонно-телеграфной компании поднял трубку и сказал: "Говорит Крэйг из Нью-Йорка. Попросите, пожалуйста, мистера Хилла из Лондона". На другом конце Атлантики, где в то время было 4 часа дня, Хилл ответил: "Это Вы, мистер Крэйг? Я рад услышать Ваш голос".
Вот и всё! С этого момента одно из технических чудес XX века стало обычным явлением. Когда одного абонента спросили, каково его мнение о новой линии связи, он был немало удивлён, так как просто не задумывался над этим. Он ещё более удивился, когда узнал, что его голос передаётся не по радио, а по подводному кабелю...
А в это время учёные и инженеры, создавшие систему трансатлантической телефонной связи, уже планировали разработку нового, более совершенного подводного кабеля.
Как уже упоминалось в предыдущих главах, англичане должны были предоставить судно для прокладки кабеля и разработать проект сооружения линии. Британское ведомство связи, казалось бы ничего общего не имеющее с морским флотом, ещё в 1870 году стало владельцем морского судна "Монарх" грузоподъёмностью в 500 тонн. После этого было ещё два "Монарха"; последний затонул в конце второй мировой войны, уничтоженный немцами.
Кроме "Монарха", Британское ведомство связи потеряло во время войны небольшое кабельное судно "Алерт", погибшее при трагических обстоятельствах. Оно занималось прокладкой кабеля во Францию. Внезапно береговая станция обнаружила, что кабельная линия бездействует и судно не отвечает на сигналы. Корабль, посланный на розыски, обнаружил недалеко от берегов Франции выступающую из воды мачту с английским флагом и международным сигналом о том, что судно занято прокладкой кабеля [63]. Судя по всему, несмотря на сигнал, судно торпедировала немецкая подводная лодка и затопила его.
Современный "Монарх" был построен в 1946 году. Его водоизмещение - 8050 тонн. "Монарх" - самое большое кабельное судно в мире [64]; он способен принять на борт 2400 километров глубоководного кабеля. На судне четыре тенка - круглых трюма диаметром по 12,5 метра; в каждый из тенков укладывается более тысячи тонн кабеля. До сооружения трансатлантической телефонной линии "Монарх" уже использовался на прокладке многих кабелей. При этом прокладка велась не только Англией, но и другими странами. Некоторые кабели предназначались не для связи, а для передачи электрической энергии. Подводные силовые кабели приобрели большое значение в связи с тем, что Англию и европейский континент предполагается связать единой энергетической системой [65]. В числе кабелей, проложенных "Монархом", в частности, 2800-километровый подводный кабель, соединяющий ракетный испытательный центр Военно-воздушных сил США в Патрик Бэйс во Флориде со станциями наблюдения в Южной Атлантике. Когда были запущены американские спутники Земли, именно по этому кабелю сообщались данные о траектории их движения.
Укладка кабеля
и двусторонних усилителей в тенках "Монарха"
Сейчас прокладка подводного кабеля не связана с такими трудностями, как во времена "Грейт Истерна". Открытия и изобретения учёных и инженеров значительно облегчили эту задачу. Так, с помощью эхолота капитан получает чёткое представление о глубинах и профиле дна. Радиолокатор даёт возможность обнаружить приближающийся беper в плохую погоду или тёмной ночью. Для кабельного судна очень важно строго следовать заданным курсом и точно знать своё местонахождение в море. При прокладке трансатлантического кабеля цепь радионавигационных передатчиков, установленных в Ньюфаундленде, систематически посылала сигналы, которые принимались локаторной установкой судна и позволяли определять его положение в море с точностью до нескольких метров.
Для выполнения такой необычной и дорогостоящей операции, как прокладка четырёх тысяч километров телефонного кабеля с гибкими усилителями, нужна была генеральная репетиция, которая и была проведена у берегов Испании весной 1955 года. На "Монархе" пришлось реконструировать судовой вытравливающий механизм, так как гибкие усилители не могли двигаться по окружности барабана с радиусом около метра. Затем оборудование вновь подвергли испытаниям; производились замеры характеристик кабеля и усилителей; результаты измерений сравнивались с лабораторными данными.
Английские жёсткие усилители испытывались в 75 километрах западнее Кадиса, на глубине 300 метров, гибкие американские усилители - в Атлантическом океане, на глубине около пяти километров. На дно была уложена кабельная петля длиной в 75 километров, и по ней вели испытательные передачи.
Когда все испытания закончились, приступили к прокладке кабеля. Если бы удалось проложить все 4000 километров подводного кабеля за один рейс, это было бы идеально. Но на борт следовало взять и усилители, так что погрузить весь кабель не представлялось возможным. Кабель прокладывали, что называется, в несколько заходов.
28 июня 1955 года "Монарх" отошёл от берегов Ньюфаундленда, имея на борту первую секцию кабеля №1 (предназначенного для передачи с запада на восток) длиной 370 километров, с мощной бронёй. Местоположение конца этой секции кабеля по окончании её прокладки отметили массивным буем, и затем судно направилось в Англию за главной глубоководной секцией. Когда вернулись к месту, отмеченному буем, а это было уже в середине августа, оказалось, что цепь, крепящая конец кабеля к бую, оборвалась; три дня ушло на поиски лежавшего на дне конца кабеля. Но это для кабельных судов обычная операция, ибо такие случаи нередки.
Необычной процедурой была укладка гибких подводных усилителей; во время прохождения их через вытравливающий механизм и кормовые шкивы судно убавляло ход с шести узлов до двух. Но, пожалуй, самая сложная операция - установка в общую систему выравнивателей, о которых уже упоминалось в предыдущих главах. Они монтируются с интервалом в несколько сот километров с тем, чтобы корректировать незначительные отклонения от расчётных значений электрических характеристик кабеля после погружения его на морское дно. Иными словами, выравниватели нужны для того, чтобы баланс потерь и усилений электрических сигналов по длине линии оставался постоянным. Поэтому до тех пор, пока определённая часть кабеля не уложена на морское дно и не проделаны соответствующие измерения, нельзя определённо сказать, в каком именно месте следует устанавливать выравниватель.
Команда всегда должна быть наготове, чтобы после определения места сразу же встроить выравниватель в секцию кабеля. Операция эта довольно трудоёмкая. В местах его соединения с кабелем необходима надёжная полиэтиленовая изоляция; затем кабель и выравниватель вместе покрываются бронёй. В зависимости от погоды эта операция длится 10-12 часов.
Между прочим, если говорить о погоде, то в целом она благоприятствовала прокладке кабеля.
Вторая секция кабеля №1 кончилась на расстоянии около 1000 километров от Шотландии, у банки Роколл. Она представляет собой возвышающийся над морем кусок скалы, на котором едва ли побывала дюжина человек. Вокруг неё всегда кипит бешеный прибой, и приблизиться к скале невозможно. Вскоре после второй мировой войны английский Военно-морской флот высадил на эту скалу с вертолёта несколько моряков и формально присоединил территорию банки Роколл к империи, на что, надо сказать, единственные обитатели скалы - чайки - совершенно не реагировали.
Не удивительно, что когда "Монарх" вернулся к банке со следующей секцией кабеля, оставленного буя не было и в помине (позднее он был обнаружен в девятистах километрах от банки Роколл на пути к Северному полюсу). И снова началась поимка кабеля, которая отняла несколько дней.
Наконец, 26 сентября 1955 года кабель достиг Шотландии. С этого момента Ньюфаундленд мог вести телефонные передачи в Европу, но Европа ещё не могла отвечать.
Невидимая нить соединила два совершенно различных города. Кларенвилл - небольшое местечко с населением в 1500 человек, расположенное в пятнадцати километрах от аэропорта Гандер. Видимо, в прошлом это был оживлённый рыбацкий посёлок, но со временем утратил своё значение как центр рыболовства. Инженеры с радостью остановили на нём свой выбор, так как здесь кабелю не угрожали ни якоря, ни тралы. Обан, наоборот, - курортный, очень оживлённый, особенно в летнее время, город; расположенный в наиболее красивой части Шотландии, он окружён живописными холмами и амфитеатром спускается к морю.
Поскольку прокладка кабеля в Атлантике возможна только в летние месяцы (и то не всегда), работа в 1955 году на этом была окончена. Предприятие оживилось вновь 18 апреля 1956 года, когда началась прокладка 550-километровой секции кабеля на участке Ньюфаундленд-Новая Шотландия (Терренсвилл-Сидни-Майнс). На этом участке укладывались жёсткие усилители; в момент их укладки судно останавливалось и стояло до тех пор, пока 540-килограммовый усилитель, поднятый из тенкса, не достигал морского дна. В начале мая 1956 года прокладка секции была закончена, и "Монарх" вернулся в Англию, чтобы затем приступить к прокладке глубоководного кабеля №2.
Прокладка второй атлантической линии - с востока на запад - велась так же, как и кабеля №1, т.е. тремя секциями, но только в обратном порядке. Погода на сей раз была ещё более благоприятной. Операцию закончили 14 августа 1956 года, спустя девяносто лет и восемнадцать дней после того, как "Грейт Истерн" закончил прокладку трансатлантического телеграфного кабеля.
Официальное открытие кабельной линии состоялось 25 сентября 1956 года. В 11 часов дня председатель правления Американской телефонно-телеграфной компании поднял трубку и сказал: "Говорит Крэйг из Нью-Йорка. Попросите, пожалуйста, мистера Хилла из Лондона". На другом конце Атлантики, где в то время было 4 часа дня, Хилл ответил: "Это Вы, мистер Крэйг? Я рад услышать Ваш голос".
Вот и всё! С этого момента одно из технических чудес XX века стало обычным явлением. Когда одного абонента спросили, каково его мнение о новой линии связи, он был немало удивлён, так как просто не задумывался над этим. Он ещё более удивился, когда узнал, что его голос передаётся не по радио, а по подводному кабелю...
А в это время учёные и инженеры, создавшие систему трансатлантической телефонной связи, уже планировали разработку нового, более совершенного подводного кабеля.
XXIV. БУДУЩЕЕ
Усовершенствование кабелей и разработка надёжной конструкции подводных ламповых усилителей обусловили значительный прогресс в области трансокеанской связи.
Успех, быстро завоёванный первым трансатлантическим телефонным кабелем 1956 года, способствовал прокладке буквально вслед за ним ряда трансатлантических и тихоокеанских телефонных кабельных линий, в частности, в 1957 году между Калифорнией и Гавайскими островами (линия "Пасифик Войсвей") и в 1959 году второй трансатлантической линии между Ньюфаундлендом и Францией.
Рано или поздно в подводной телефонной связи, безусловно, найдёт применение транзистор, функционирующий как электронная лампа. Имея в виду широкое распространение, которое получили транзисторы за последние годы, кажется удивительным, почему они не использованы ещё в подводной телефонной связи. Казалось бы, кристаллы не занимают много места, не требуют большого напряжения и мощности и применение их приведёт к сокращению размеров и веса усилителя в целом.
Вероятно, это объясняется некоторым консерватизмом, с которым подошли к проектированию первого трансатлат-тического телефонного кабеля. Электронные лампы испы-тывались в течение двадцати лет, а первые транзисторы выходили из строя, подвергшись малейшему влиянию влаги. Кто мог дать гарантию, что они будут надёжно работать в океане в течение пяти, десяти или, скажем, пятнадцати лет?...
В принципе вполне возможно, что транзистор, будучи усовершенствованным, окажется более долговечным, чем электронная лампа. Каждая лампа во время работы выделяет значительное количество тепла; полупроводниковый прибор, с тремя или четырьмя проводами, подсоединёнными к нему, остаётся совершенно холодным. Поэтому, если его тщательно изготовить и надёжно изолировать от внешней среды, маловероятно, что с ним что-нибудь может случиться. А с точки зрения износа он практически вечен.
В будущем срок службы усилителей, сконструированных на полупроводниковых приборах, будет, видимо, измеряться не двадцатилетиями, а веками.
Коль скоро подводная телефонная связь через Атлантику установлена, естественно предположить, что следующим шагом будет передача телевизионных программ. Но шаг этот настолько велик, что, видимо, пройдёт много лет, прежде чем он будет сделан.
Главным препятствием, как и в случае, когда телеграф сменился телефоном, является ширина полосы используемых частот. Изображение само по себе - явление более сложное, чем звук. Если сравнить частоту звуковых колебаний и частоту колебаний, необходимых для удовлетворительной передачи изображения, то можно написать следующее соотношение:
1 телевизионный канал =1000 телефонных каналов.
Таким образом, потребовалось бы 20 или 30 трансатлантических телефонных систем, чтобы осуществить передачу одной телевизионной программы. Очевидно, что это повлекло бы за собой большие неоправданные затраты. Видимо, проблему телевизионной связи через Атлантику следует решать другим путём и, в частности, с помощью радио, несмотря на то, что ионосфера иногда является причиной помех при радиосвязи.
Интересно, что, когда началось проектирование трансатлантического телефонного кабеля, радиоинженеры приступили к серии опытов по передаче волн на значительные расстояния без отражения от ионосферы. Новый способ получил применение и стал известен как способ "рассеивающего распространения" [66]. Он будет более понятен, если объяснить его на примере из области оптики или, вернее, провести аналогию с ней.
Предположим, что в небо, на облака, направлен луч мощного прожектора. Тогда с помощью этого прожектора сигналы азбуки Морзе могут быть переданы на большое расстояние, по существу, в пределах видимости облаков. Ну а если представить себе, что облака не отразили луч и он ушёл в бесконечность? Тогда он будет невидим, и использовать его для передачи сигналов нельзя. Но так кажется только на первый взгляд. С помощью чувствительных приборов можно уловить след этого луча.
Успех, быстро завоёванный первым трансатлантическим телефонным кабелем 1956 года, способствовал прокладке буквально вслед за ним ряда трансатлантических и тихоокеанских телефонных кабельных линий, в частности, в 1957 году между Калифорнией и Гавайскими островами (линия "Пасифик Войсвей") и в 1959 году второй трансатлантической линии между Ньюфаундлендом и Францией.
Рано или поздно в подводной телефонной связи, безусловно, найдёт применение транзистор, функционирующий как электронная лампа. Имея в виду широкое распространение, которое получили транзисторы за последние годы, кажется удивительным, почему они не использованы ещё в подводной телефонной связи. Казалось бы, кристаллы не занимают много места, не требуют большого напряжения и мощности и применение их приведёт к сокращению размеров и веса усилителя в целом.
Вероятно, это объясняется некоторым консерватизмом, с которым подошли к проектированию первого трансатлат-тического телефонного кабеля. Электронные лампы испы-тывались в течение двадцати лет, а первые транзисторы выходили из строя, подвергшись малейшему влиянию влаги. Кто мог дать гарантию, что они будут надёжно работать в океане в течение пяти, десяти или, скажем, пятнадцати лет?...
В принципе вполне возможно, что транзистор, будучи усовершенствованным, окажется более долговечным, чем электронная лампа. Каждая лампа во время работы выделяет значительное количество тепла; полупроводниковый прибор, с тремя или четырьмя проводами, подсоединёнными к нему, остаётся совершенно холодным. Поэтому, если его тщательно изготовить и надёжно изолировать от внешней среды, маловероятно, что с ним что-нибудь может случиться. А с точки зрения износа он практически вечен.
В будущем срок службы усилителей, сконструированных на полупроводниковых приборах, будет, видимо, измеряться не двадцатилетиями, а веками.
Коль скоро подводная телефонная связь через Атлантику установлена, естественно предположить, что следующим шагом будет передача телевизионных программ. Но шаг этот настолько велик, что, видимо, пройдёт много лет, прежде чем он будет сделан.
Главным препятствием, как и в случае, когда телеграф сменился телефоном, является ширина полосы используемых частот. Изображение само по себе - явление более сложное, чем звук. Если сравнить частоту звуковых колебаний и частоту колебаний, необходимых для удовлетворительной передачи изображения, то можно написать следующее соотношение:
1 телевизионный канал =1000 телефонных каналов.
Таким образом, потребовалось бы 20 или 30 трансатлантических телефонных систем, чтобы осуществить передачу одной телевизионной программы. Очевидно, что это повлекло бы за собой большие неоправданные затраты. Видимо, проблему телевизионной связи через Атлантику следует решать другим путём и, в частности, с помощью радио, несмотря на то, что ионосфера иногда является причиной помех при радиосвязи.
Интересно, что, когда началось проектирование трансатлантического телефонного кабеля, радиоинженеры приступили к серии опытов по передаче волн на значительные расстояния без отражения от ионосферы. Новый способ получил применение и стал известен как способ "рассеивающего распространения" [66]. Он будет более понятен, если объяснить его на примере из области оптики или, вернее, провести аналогию с ней.
Предположим, что в небо, на облака, направлен луч мощного прожектора. Тогда с помощью этого прожектора сигналы азбуки Морзе могут быть переданы на большое расстояние, по существу, в пределах видимости облаков. Ну а если представить себе, что облака не отразили луч и он ушёл в бесконечность? Тогда он будет невидим, и использовать его для передачи сигналов нельзя. Но так кажется только на первый взгляд. С помощью чувствительных приборов можно уловить след этого луча.