С 1961 г. осуществляется рассчитанный на десятилетие проект создания так называемой Глобальной телефонной линии общей протяжённостью свыше 50 000 км, которая опояшет весь земной шар. Её первым подводным звеном явился трансатлантический кабель "Кантат", вторым - тихоокеанский кабель "Компак" (название "Компак" образовано из букв, входящих в английские слова "Коммонуэллс", что означает "содружество", и "Пасифик", т.е. тихоокеанский).
 
 
       Действующие участки глобальной системы телефонно-телеграфной связи
      Из Лондона телефонный разговор передаётся по подземному кабелю в Обан, затем по кабелю "Кантат" к восточному побережью Канады, далее по радиорелейной 5000-километровой линии, пересекающей Канаду, к западному её побережью и, наконец, по кабелю "Компак" в Сидней. Общее расстояние, проходимое телефонными токами при таком разговоре, составляет 25 000 км. Таким образом, половина Глобальной линии связи уже действует. Австралию предстоит связать через Новую Гвинею и Борнео с Сингапуром и Гонконгом. Далее трасса пойдёт к Цейлону, Индии и Пакистану, затем вдоль восточного побережья Африки на юг к Кейптауну и повернёт вдоль западной Африки на север. Закончится кругосветная телефонная трасса снова в Англии.
      Сейчас в различных морях и океанах проложено свыше 80 000 км подводных телефонных кабелей. Около 2000 ламповых усилителей безотказно несут круглосуточное дежурство на глубинах от нескольких сот метров до пяти с лишним километров. Старейший из них - единственный подводный усилитель 366-километровой линии Англия-остров Боркум (Северное море) - надёжно работает с 1946 г., т.е. без малого 20 лет.
 
 
       Так возрастали предельные протяжённости подводных телефонных кабельных линий и количество встроенных в них промежуточных усилителей

Кабель без брони

      В истории подводных кабелей связи немало примеров совпадения знаменательных дат. Первая морская телеграфная линия (через пролив Па-де-Кале) начала работать в 1851 г., а первый морской телефонный кабель был проложен там же спустя 40 лет, в 1891 г. Год 1866 знаменует начало телеграфной связи через Атлантику, а в 1956 г. вступила в строй первая подводная трансатлантическая телефонная кабельная линия. Ожидается, что к столетию трансокеанской связи по проводам будет создан подводный межконтинентальный телевизионный кабель.
      Стальная проволочная броня для защиты морских подводных кабелей была впервые применена в 1851 г. на кабеле Дувр-Кале. С той поры броня считалась неотъемлемой частью абсолютно всех морских и океанских кабелей. Ровно век длилось незыблемое господство прочных стальных проволок, обвивающих любой подводный кабель и придающих приличествующие его роли солидность и вес. Кабель без брони казался немыслимым. Но вот в 1951 г., сто лет спустя, английский инженер Р.А. Брокбэнд предложил ликвидировать броню и сконструировал принципиально новый тип глубоководного кабеля. А ещё через 10 лет, в 1961 г., этот кабель лёг на трассе четвёртой трансатлантической телефонной линии "Кантат". Эра бронированных подводных кабелей кончилась. Будущее принадлежит кабелям без брони.
      "В чём же дело?" - недоуменно спросит читатель. - "Неужели сто лет человечество заблуждалось относительно роли брони?"
      Чтобы оценить эту веху в истории подводных кабелей, задумаемся над тем, для чего собственно нужна броня в кабелях, прокладываемых по дну океана. Вспомним, как родилась броня. Первый морской телеграфный кабель, пересекший в 1850 г. Ла-Манш, был через несколько часов зацеплен рыбачьим неводом и оборван. На следующий год кабель защитили бронёй из массивных стальных проволок. Теперь ему не страшны были ни сети рыбаков, ни случайные удары корабельных якорей, ни трение о камни во время приливов и отливов. Но ведь все эти опасности угрожают прибрежным кабелям и кабелям, проложенным на мелководье. Они и по сей день нуждаются в надёжной защите и обязательно покрываются слоем, а иногда даже двумя слоями толстых, диаметром в 5-7 мм, стальных бронепроволок.
      По мере удаления от берегов дно океана опускается. На глубине нескольких тысяч метров кабель не достанут ни якоря, ни тралы, он спокойно лежит на мягкой илистой подушке; постепенно слой ила заносит его сверху. Жизнь такого кабеля лишена каких-либо треволнений. Для чего же глубоководному кабелю броня?
      Как ни парадоксально, но броня нужна всего лишь на несколько часов, только на время прокладки линии, да иногда на случай подъёма кабеля с целью его ремонта. Броня служит как бы пропуском кабелю, опускающемуся на океанское дно. Без стальных проволок невозможен ни "вход" кабеля в морские пучины, ни "выход" из тысячеметровых глубин. Только благодаря прочным стальным проволокам не разрывается от собственного веса отрезок кабеля длиной в несколько километров, висящий между судном и дном океана.
      Убедимся в этом сами, пользуясь простейшими соотношениями. Удельный вес меди, из которой изготовляются проводники кабеля, почти 9 г на кубический сантиметр, следовательно, 1 км медной проволоки сечением в 1 мм 2весит почти 9 кг в воздухе и около 8 кг в воде. Предел прочности на разрыв составляет для мягкой медной, так называемой "электротехнической" проволоки 27 кг на 1 мм 2её сечения.
      Свободно висящая медная проволока не разорвётся под влиянием собственного веса до тех пор, пока ее вес будет меньше её разрывной прочности. Для проволоки сечением в 1 мм 2предельным значением собственного веса будет 27 кг, что соответствует её длине в воде, равной 3,5 км. При большей длине медная проволока не выдержит. Это в спокойных условиях. А ведь океанский кабель прокладывается с движущегося судна, притом иногда в штормовую погоду. Висящий за кормой судна кабель испытывает порой рывки, сила которых значительно превосходит силу натяжения от собственного веса. Вспомним, сколько роковых обрывов претерпел кабель в период десятилетних попыток прокладки первой трансатлантической телеграфной линии.
      Изоляция не только не упрочняет, но даже несколько ослабляет кабель. Полиэтилен в 10 раз легче меди, но его разрывная прочность в 15-20 раз меньше прочности медной проволоки. Следовательно, полиэтиленовая изоляция ложится на медную проволоку дополнительным грузом.
      Как же при этих условиях опустить без обрыва кабель на глубину в несколько километров? Тут и приходит на помощь спасительная стальная броня. Удельный вес стали около 8, а разрывная прочность стальной проволоки достигает 150-175 и даже 200 кг на 1 мм 2. Следовательно, стальная проволока выдержит в воде, не разрываясь, вес собственной 20-30-километровой линии. А это уже не только превосходит самые большие океанские глубины, но и обеспечивает приличный запас прочности. Проволочная броня не даёт глубоководному кабелю разорваться в процессе его прокладки. Именно она в течение столетия являлась той единственной опорой, тем несущим элементом, который удерживал многотонный вес опускающегося с судна кабеля.
      И всё же очень досадно покрывать бронёй кабель только ради того, чтобы благополучно доставить его на дно. Ведь сразу же после того, как кабель улёгся на своём глубинном естественном ложе, броня на долгие годы, а большей частью навсегда становится совершенно ненужной. Вот уж поистине мёртвый капитал! И какой огромный капитал! Стальная броня весит столько же, если не больше, чем все остальные элементы конструкции кабеля. На её долю приходится от одной до двух третей веса всего кабеля. Лишь на 50% броня "работает" на сердцевину кабеля, половина её мощи расходуется на удержание самой себя. Поистине заколдованный круг!
      Вес стальной брони на 1 км глубоководного кабеля составляет около 1000 кг. Значит, на сооружение каждой трансатлантической кабельной линии расходовалось по 4000 т стальной проволоки. Таких (преимущественно телеграфных) линий около тридцати только в одной Атлантике. А в Тихом и Индийских океанах? За сто с лишним лет в океанах и морях проложено более миллиона километров подводных кабелей. Следовательно, в морских глубинах бесполезно погребено свыше миллиона тонн высококачественной стальной проволоки.
      Но и это ещё не всё. Наличие брони в конструкции подводного кабеля усложняет процессы его производства и особенно прокладки. Стальные бронепроволоки накладываются на кабель по спирали в каком-либо одном направлении - правом или левом. Когда с кормы судна свободно свисает длинный конец кабеля, броня, наложенная, предположим, вправо, стремится раскрутиться влево и тем самым закручивает кабель вокруг его оси. В процессе прокладки бронированный кабель делает сотни и тысячи оборотов и вследствие этого может быть свёрнут кольцами, запутан и даже повреждён. Особенно опасно это явление для кабеля со встроенными усилителями. Именно поэтому укладка на большие глубины усилителей в жёстких корпусах была в течение ряда лет невозможной. Устранить явление закручивания кабеля можно было, наложив второй повив бронепроволок в направлении, противоположном направлению первого слоя, однако это чересчур удорожило бы кабель.
      Вот почему инженеры стали искать более эффективное решение и нашли его в отказе от брони вообще. Её опорная роль была передана стальному несущему сердечнику, расположенному в самом центре кабеля. Если в обычных кабелях броня внешне создавала впечатление солидной защиты кабеля, то теперь, наоборот, сам кабель как бы защищает свою опору - центральный несущий трос, скрученный из высокопрочных тонких стальных проволок. Проволоки располагаются в два повива, наложенные во взаимопротивоположных направлениях, благодаря чему кабель не испытывает стремления к закручиванию и допускает прокладку вместе с жёсткими усилителями на любые глубины. Внутренним проводником коаксиального кабеля служит медная трубка толщиной 0,3-0,6 мм, образованная из ленты, продольно накладываемой на стальной сердечник и сворачиваемой вокруг него. Соприкасающиеся края ленты непрерывно свариваются в атмосфере аргона. Далее следуют, как обычно, сплошная полиэтиленовая изоляция и внешний проводник, также из медной или алюминиевой (для облегчения веса кабеля) ленты. Защитой внешнего проводника служит наружная полиэтиленовая оболочка.
 
 
       Современный глубоководный небронированный телефонный кабель
       с многослойным несущим сердечником, скрученным из стальных проволок.
       Внутренним и внешним проводниками служат медные трубки, разделённые полиэтиленовой изоляцией
      Новый кабель получил название облегчённого, или легковесного (отнюдь не в ироническом смысле этого слова), или небронированного глубоководного кабеля. Помимо стойкости к закручиванию, небронированный кабель имеет и другие решающие преимущества перед бронированным. Прежде всего он значительно легче. И это вполне естественно, ибо суммарное сечение стальных проводок, сходящихся в самом центре кабеля, в несколько раз меньше сечения бронепроволок, располагающихся на периферии. При одинаковых электрических характеристиках вес небронированного кабеля в воде почти в пять раз меньше веса бронированного кабеля. Если же приравнять наружные диаметры кабелей, то небронированный кабель в воде будет в 2-3 раза легче бронированного. Кроме выигрыша в весе, облегчённый кабель обеспечивает меньшие потери мощности передаваемых сигналов.
      За счёт ликвидации брони можно, не изменяя наружного диаметра кабеля, увеличить размеры его внутреннего и внешнего проводников и толщину изоляции. Благодаря этому затухание передаваемых сигналов, например, на частоте 600 кгц уменьшается в 1,5 раза. Следовательно, можно реже размещать подводные усилители, увеличить интервал между ними (в данном примере в 1,5 раза) и таким образом сократить общее число усилителей на трассе.
 
 
       Ламповый усилитель двустороннего действия в жёстком корпусе с гибкими шарнирными сочленениями для ввода концов кабеля
      Допустимость прокладки на любую глубину усилителей двустороннего действия в жёстких корпусах, встроенных в небронированный кабель, бесповоротно решила спор двух систем - однокабельной и двухкабельной - в пользу первой. Благодаря этому при строительстве морских трансокеанских линий расходуется вдвое меньше кабеля, обеспечивается экономия десятков тысяч тонн меди, полиэтилена, стали, уменьшается объём работ по прокладке. А ведь стоимость кабеля составляет свыше 40% всех затрат на сооружение подводной линии связи. Начиная с 1961 г., для основных трансокеанских телефонных линий приняты небронированный глубоководный кабель и однокабельная система связи с предоставлением каждому направлению передачи самостоятельного спектра частот. Именно таковы линии "Кантат", "Компак" и ТАТ-3.
 
 
       глубоководные жёсткие усилители, уже встроенные в кабель, уложены в специальном помещении кабельного судна
 
 
       Прокладка глубоководного кабеля с жёсткими усилителями. Тележка с усилителем движется по специальным направляющим вдоль расположенных один за другим шкивов кабелеу кладочной машины, по которым в это время проходит специальный отрезок так называемого байпассного, или сопутствующего, троса, прикреплённого к кабелю до и после усилителя
 
 
       Схема прохождения усилителя через многошкивную укладочную машину
 

Кабели или спутники?

       "Кабели приняли вызов спутников!", "Ошибка профессора Эйртона", "На очереди - трансокеанское телевидение!"- любое из этих названий подходит для заключительной главы этой книги.
      В 1959 г., спустя три года после установления телефонной связи по первому трансатлантическому кабелю, в ряде иностранных журналов промелькнули сообщения о передаче по этому кабелю телевидения. Сенсация, однако, оказалась несколько преждевременной. В заголовки статей вкралась неточность. Речь шла о передаче коротких телевизионных фильмов по каналу радиовещания, образованному из двух телефонных каналов.
      В основу передачи положен метод фототелеграфирования. Видеопрограмма, записанная на плёнке, передаётся по кабелю с пониженной скоростью, записывается на приёмном конце с той же скоростью и, наконец, воспроизводится при нормальной скорости. При этом на передачу одноминутного фильма затрачивается 100 минут. Всё же это значительно быстрее, чем транспортировать хроникальные кинофильмы через Атлантику реактивным самолётом (что занимает в общей сложности около 8 часов).
      Система транслирования телефильмов была опробована в феврале и запущена в эксплуатацию в июне 1959 г. В первый же год было передано свыше 60 хроникальных фильмов. Увы, телевизионные программы по подводным кабелям пока не транслируются. Всё ещё недостаточен спектр передаваемых по ним частот, хотя он и расширился за последние семь лет почти в семь раз. Это расширение было вызвано, в первую очередь, нехваткой телефонных трансокеанских каналов.
      Сооружение вслед за первой последующих трансокеанских кабельных линий - не единственное, притом не самое экономичное решение. Желательно как можно эффективнее загрузить каждый кабель, "выжать" из него как можно больше разговорных цепей. Первым шагом в этом направлении было сужение в 1960 г. ширины частотного канала, отводимого на один телефонный разговор, с 4 до 3 кгц.
      Раньше телефонный разговор занимал спектр частот от 300 до 3400 гц; таким образом, использовалось только 78% номинально отводимого частотного канала шириной в 4 кгц. Теперь ограничили верхний предел частотой в 3150 гц, и повысили эффективность использования нового канала до 95%. Благодаря этому число телефонных разговоров, одновременно передаваемых по каждому из кабелей ТАТ-1 и TАТ-2, возросло на одну треть: с 36 до 48.
      Начиная с 1961 г., все трансокеанские кабельные линии конструируются из расчёта уплотнения телефонными каналами шириной по 3 кгц. По однокабельным линиям "Кантат" и "Компак" одновременно передаётся по 80 телефонных разговоров, а по линии ТАТ-3 - 128.
      Интересно коснуться ещё одного способа уплотнения подводных кабелей. Речь пойдёт о так называемой системе ТАСИ, также действующей на кабелях ТАТ-1 и ТАТ-2 с весны 1960 г.
      Обычно в процессе телефонного разговора один абонент говорит, а другой в это время слушает. Таким образом, половина каналов в каждый момент времени "работает", а половина "бездействует", готовая каждое мгновенье включиться в передачу. Линии ТАТ-1 и ТАТ-2 первоначально были рассчитаны каждая на 36 телефонных каналов. Предположим, говорит абонент №5А, находящийся в Европе. Его речь передаётся по каналу №5А кабеля №1 в направлении с востока на запад. Абонент №5Б по другую сторону Атлантики слушает. Следовательно, его "ответный" канал №5Б в кабеле №2, по которому ведётся передача сообщений с запада на восток, пока свободен. Почему бы его не предоставить на это время новому, дополнительному 37-му абоненту? Пусть им будет абонент №37Б. Когда ему начнёт отвечать абонент № 37А, последнему предоставят какой-либо из "ожидающих" каналов в кабеле №1 и т.д.
      Кроме того, во всякой речи существуют паузы между фразами и между словами. Статистика показала, что абонент загружает телефонный канал непосредственно речью в среднем 40% времени от общей длительности разговора.
      Электронная система ТАСИ и предоставляет говорящему абоненту канал только на периоды фактической передачи его речевой информации. В принципе она напоминает обычную систему многократного телеграфирования.
      Подключение начавшего говорить абонента к свободному телефонному каналу в кабеле производится электронным переключателем в течение одной пятидесятитысячной доли секунды. Одновременно на приёмный конец линии посылается команда кодом для подключения к этому же каналу слушающего абонента данной пары. Образно говоря, на приёмный конец посылается сообщение примерно следующего содержания: "Я приступаю к соединению абонента №45А с каналом №20, соедините канал №20 с абонентом № 45Б". Как только абонент прекращает речь, канал отключается и может быть использован для передачи другого разговора.
      Система ТАСИ позволяет удваивать пропускную способность кабелей. Будучи разработанной для кабелей ТАТ-1 и ТАТ-2, рассчитанных первоначально на передачу 36 телефонных разговоров одновременно, эта система обеспечила возможность обслуживания ещё 36 дополнительных абонентов.
      В результате внедрения системы ТАСИ и сужения телефонного канала пропускная способность каждой из двух первых трансатлантических телефонных кабельных линий возросла до 84 одновременных разговоров.
 
 
      В настоящее время все пять трансатлантических линий допускают одновременную передачу 400 телефонных разговоров. Достаточно ли этого? Нет! Всё расширяющийся обмен деловой и культурной информацией между странами требует всё новых и новых каналов связи. В 1968 г. через Северную Атлантику понадобится не менее 800 каналов, а в 1975 г. свыше 2000. Для удовлетворения растущих запросов человечества потребуется нe только прокладка новых подводных кабельных линий, но главное - дальнейшее расширение спектра используемых для передачи частот, с тем, чтобы уплотнять каждый кабель как можно большим количеством телефонных каналов. В кабеле ТАТ-3 1963 года верхний предел передаваемых частот равняется одному миллиону герц (1052 кгц). Ожидается, что в линиях 1966-1967 гг. и последующих лет этот предел будет поднят сначала до 3 Мгц, затем до 6 и далее до 10 Мгц.
      Итак, следующий скачок будет сделан со 128-канальной к 360-канальной системе уплотнения подводных кабелей, затем к 720-канальной и далее к 1200-канальной. Весьма вероятно, что на смену ламповым усилителям в этих системах придут транзисторные усилители.
 
 
       Новейшее кабельное судно "Лонг Лайнз" водоизмещением в 17 000 тонн.
       Его длина 155 метров, ширина 20 метров, крейсерская скорость 15 узлов. Расположенная на корме кабелеукладочная машина отличается тем, что основу её составляют не шкивы, а гусеничное тяговое устройство, через которое вместе с кабелем проходят и жёсткие усилители двустороннего действия
 
 
      Ну а как же с трансокеанским телевидением? По кабелю оно ещё не осуществляется, ибо для качественной передачи одного телевизионного канала требуется частотный диапазон шириной в З-4 Мгц. Как и в случае трансокеанской телефонии, первенство в передаче телевидения через Атлантику принадлежит беспроволочной связи. Первый опыт телепередачи из Америки в Европу был осуществлён в 1962 г. Для этой цели был использован активный искусственный спутник связи (ИСС) "Телестар-II". С помощью искусственного спутника велась в конце 1963 г. передача в Европу и, в частности, в Советский Союз церемонии похорон злодейски убитого президента США Джона Кеннеди.
      Пока сеансы как телефонии, так и телевидения, обеспечиваемые посредством искусственного спутника связи, кратковременны. И всё же Кларк полагает, что основу глобальной системы телефонной и телевизионной связи составят именно искусственные спутники Земли.
      Какова же роль подводных кабелей в трансокеанском телевидении?
      У изобретений, как и у людей, судьбы бывают разные. Открытая и поставленная на службу человечеству в 1895 г., радиосвязь вот уже 70 лет триумфально шествует по свету, по праву занимая место в первой шеренге отраслей технического прогресса. Что же касается кабелей связи, то каждое новое достижение в области радиотехники первым делом ставит под сомнение целесообразность их дальнейшего существования вообще. Появляются десятки технических, популярных, а подчас просто сенсационных прогнозов и высказываний, единых в своём стремлении покончить с кабелем навсегда. Последнюю главу своей книги А. Кларк заканчивает прогнозом профессора Эйртона, который в 1897 г. заявил, что со временем кабель станет антикварной вещью. Однако идут годы, а подводный кабель не только не сдан в музей, но неуклонно совершенствуется.
      Не складывает кабельная техника оружия и перед межконтинентальным телевизионным барьером. И кто знает, кем этот барьер раньше будет по-настоящему прёодолён - кабелями или искусственными спутниками.
      Во всяком случае, при расширении спектра передаваемых частот до 3-6 Мгц, и использовании двухкабельной системы по трансокеанским кабелям можно будет обмениваться телевизионными программами. Возможно, в этом случае в трансатлантическую линию придётся встроить не 180, а 300-350 усилителей и поднять напряжение питания с 5-6 до 10-12 кв. Что ж, и то и другое осуществимо.
      В развитии и кабельной техники, и систем с использованием искусственных спутников связи предстоит преодолеть немало трудностей. Однако уже сегодня можно с уверенностью сказать, что трансокеанское телевидение не за горами, и, наверно, следующие олимпийские игры смогут наблюдать телезрители всех частей света.

* * *

      Объём телефонной связи как внутри каждой страны, так и между государствами растёт не по дням, а по часам. Ожидается, что к началу XXI века число телефонных аппаратов в мире достигнет гигантской цифры в 600 миллионов.
      К этому времени намечается создание единой международной системы прямой автоматической телефонной связи между всеми странами земного шара.