在人们的日常生活中，输电网络随处可见，为现代生活提供了源源不断的能源。然而，在浩瀚无垠的海洋深处，还隐藏着另一条至关重要的信息传输通道——海底电缆。这些电缆跨越千山万水，将电能与数据信号稳定地传送到世界的每一个角落。
1910年4月14日，美国铺设了真正意义上的第一条海底电缆，标志着人类从早期工业化向现代工业时代的迈进。一个多世纪以来，海底光缆技术不断革新，成为支撑全球信息流通的重要基石。
比互联网早100年的海底通信
海底通信的历史可追溯至互联网诞生前的一个世纪，其初期形式依赖于海底电缆。1850年，盎格鲁-法国电报公司率先在英法间铺设了首条海底电缆，仅支持莫尔斯电码传输。至1866年，跨大西洋海底电缆的成功铺设，标志着欧美大陆间电报通讯的实现。
随着1876年贝尔电话的发明，全球通信的梦想被进一步点燃，这极大地推动了全球海底电缆网络的建设。至1902年，环球海底通信电缆系统得以建立。
进入20世纪50年代，互联网的兴起促使人们对海底通信的通话质量和数据传输速度提出更高要求。1960年，激光器的诞生为光导纤维传输数据提供了可能。至20世纪70、80年代，随着互联网在发达国家的普及，海底电缆的局限性（如带宽受限、传输不稳定）日益显现，海底光缆因其长距离传输、大容量等优势而备受瞩目。
1988年，美英法间首个越洋海底光缆系统TAT-8建成，全长达6700公里，含3对光纤，每对传输速率高达280Mb/s，远超海底电缆，标志着海底光缆时代的到来。次年，跨越太平洋的海底光缆（全长13200公里）也成功建成，至此，洲际海底通信全面转向光缆，同轴电缆退出历史舞台。
海底光缆如何铺设？
简而言之，海底光缆铺设就是将光缆装载至专用的海底光缆敷设船舶上，随后该船缓缓航行，在此过程中将光缆平稳铺设并沉入海底。
法国电信光缆铺设船
海底光缆铺设流程涵盖光缆路由的前期勘查与清理、光缆的实际敷设以及后续的冲埋保护三大关键环节。光缆敷设作业的核心在于利用海底缆线埋设机，这一设备形似农耕所用的犁具，由敷设船牵引行进，并通过工作光缆接收并执行各项操作指令。埋设机的底部装备有多排喷水孔，在作业期间，这些孔会同步向海底喷射高压水流，冲刷开泥沙，形成一条用于容纳光缆的沟槽。与此同时，设备上部设有一个导缆孔，专门负责引导光缆精准落入沟槽底部。
海底光缆铺设示意图
以往，为了节省时间，常依赖海流的自然力量使泥沙覆盖于光缆沟槽之上。然而，当前技术已有所革新，普遍采用装备有高压水泵的水下机器人，它们能够精确地挖掘沟槽、安置光缆，并随后用泥土进行掩埋，从而确保了光缆铺设的高效与稳固。
海底光缆如何“防腐”？
海底光缆长期置于高浓度海水中，易受腐蚀影响。同时，氢分子渗透至光纤玻璃材料内，会增加光纤损耗。因此，海底光缆设计需兼顾内部防氢生成与外部防氢渗透。当前，光缆结构普遍采用光纤经一至两次涂层处理后，以螺旋方式绕包于中心，并由钢丝加强构件环绕保护。
海底光缆标准结构包含聚乙烯层、聚酯树脂或沥青层、钢绞线加强层、铝制防水屏障、聚碳酸酯层、铜管或铝管保护、以及石蜡烷烃密封层，内含光纤束等组件。其直径标准约为69毫米，每米重量可达10公斤，设计使用寿命为连续工作25年。
遇到故障怎么修复？
海底光缆时常遭遇故障，这些故障往往源于不可预见的因素，如船舶作业、鲨鱼等海洋生物的无意触碰，以及地震活动。相较于光缆的铺设过程，修复工作更为艰巨。原因在于，要在深达数百米乃至数千米的海床中，寻找直径不足10厘米的问题光缆，难度极大，犹如在浩瀚大海中寻找一根针。此外，光缆修复后的续接工作同样面临巨大挑战。
海底光缆故障的处理通常遵循一系列严谨步骤。首要是利用扩频时域反射仪技术，初步确定故障的大致位置。随后，派遣潜水机器人深入海底，精准定位受损光缆的具体位置。机器人会切断故障段，并将光缆的两端带回修理船上进行专业修复。紧接着，技术人员会使用备用光缆，将受损光缆的两个断点进行连接。经过严格测试确保连接稳定后，再将修复后的光缆重新铺设回海底。
参考来源：《中国舰船研究》、中国海洋湖沼学会、环球物理微信公众号
