Артур Кларк - Голоc через океан
Дело в том, что спирально наложенная проволока, которая образует броню кабеля, имеет тенденцию к раскручиванию, если кабель длиной, скажем, в четыре-пять тысяч метров и весом в несколько тонн свободно повисает под кораблем. При остановках судна это явление вызывает выпирание отдельных проволок из повива брони, образование узлов и в результате повреждение кабеля. Другое дело, если судно имеет равномерный ход, в этом случае опасность закручивания кабеля минимальна. Но, как мы уже упоминали, жёсткие усилители невозможно укладывать на ходу судна, а значит, повреждения кабеля неизбежны.
Чтобы всё-таки избежать этой опасности, инженеры "Белл Лэбс" сконструировали гибкий усилитель, который ненамного отличается по своей форме от кабеля и как бы составляет его неотъемлемую часть. Участок, где встроен усилитель, напоминает огромного удава, проглотившего свою жертву. Очень трудно расположить электронную усилительную аппаратуру в трубке диаметром около 25 миллиметров так, чтобы она надёжно в течение десятилетий работала на большой глубине. К тому же эта трубка должна обладать способностью изгибаться вокруг барабана диаметром немногим более двух метров (210 сантиметров – диаметр шкива кабелеукладочной машины на судне). Ниже мы увидим, как это сделано. Столь малый диаметр глубоководных гибких усилителей получился в результате того, что их спроектировали для передачи сигналов только в одном направлении. Аппаратура, предназначенная для усиления сигналов, передаваемых в обоих направлениях, просто не умещалась в таком усилителе.
В отличие от американских, английские усилители проводят сигналы в обоих направлениях. Бодее того, в них для передачи как в одну, так и в другую стороны установлено по два параллельных усилительных комплекта, один из которых является резервным. Если один из них выйдет из строя, линия будет продолжать работать так же эффективно.
Электронная аппаратура в английских усилителях более современна, чем в американских. Инженеры "Белл Лэбс" использовали уже испытанные типы электронных ламп, хорошо зарекомендовавшие себя в течение ряда лет. Они руководствовались следующим правилом: если отправляешься в путешествие и хочешь, чтобы обошлось без аварий, закажи себе машину по образцу "Ролле Ройса" 1935 года; она гораздо надёжнее самого современного автомобиля, хотя и делает не более 30 километров в час.
В результате нашли следующий компромисс. Американские усилители решили уложить по дну Атлантики и соорудить для этого две линии – одну для передачи сигналов с востока на запад, другую – для. передачи в обратном направлении. Английские усилители двустороннего действия было предложено использовать в прибрежных водах, на небольшой глубине, а также на участке между Ньюфаундлендом и Новой Шотландией, где, разумеется, предусматривалась прокладка только одной кабельной линии. Телефонная связь Новой Шотландии с США и Канадой осуществляется по подземной кабельной линии и по ультракоротковолновой радиорелейной линии.
Следующая проблема, которую предстояло решить, — это выбор трассы линии. Дело в том, что в тот момент Атлантику пересекало не менее двадцати телеграфных кабелей. Весьма важно было проложить телефонный кабель как можно дальше от них. Большинство из них брало начало в юго-западной части Ирландии. Для телефонной линии выбрали трассу, лежащую севернее. Она начиналась в Шотландском городке Обан; таким образом, Ирландия оставалась в стороне.
На западном конце кабель должен выходить на берег у Кларенвилла, на несколько километров севернее места, где сходятся четырнадцать телеграфных кабелей. Линия для передачи из Америки в Европу будет прокладываться первой. Вторая линия пойдёт ещё на 30-35 километров севернее с тем, чтобы в случае необходимости подъёма кабеля на поверхность обеспечить безопасность первой.
Остальные технические детали были уточнены на совместных совещаниях участников предприятия. Несмотря на ряд трудно разрешимых проблем (некоторых из них мы коснёмся в главах XXI и XXII), технический проект общей стоимостью в 14 миллионов фунтов стерлингов был завершён в течение трёх лет, на несколько месяцев раньше назначенного срока.
Общие затраты разделили между Соединёнными Штатами, Англией и Канадой, причём было оговорено, кто какое оборудование поставляет, а также какой объём работ выпадает на долю каждого участника. Вероятно, наиболее дорогой статьёй расходов была поставка ста двух глубоководных усилителей фирмой "Вестерн электрик". Их производство осуществляла специальная фабрика в Хилсайде (штат Нью-Джерси). Почти весь кабель (за исключением 365 километров) изготовили на заводе в Эрите (графство Кент) компании "Сабмарин Кэйблз Лтд".
Британское ведомство связи изготовило жёсткие усилители для мелководного участка Ньюфаундленд – Новая Шотландия и предоставило судно для прокладки кабеля. Кабельное судно "Монарх" – крупнейший корабль, предназначенный для прокладки кабеля. Совершенно очевидно, что любое другое судно того времени не могло бы выполнить работу по прокладке телефонной трансатлантической линии. Даже "Монарх" вынужден был прокладывать каждый из двух кабелей глубоководного участка трассы в три приёма.
Кабельное судно "Монарх"; длина 146 м, ширина 16,7 м; на носу расположены шкивы машины для подъёма кабеля со дна для ремонта
Разумеется, такое крупное инженерное сооружение, как трансатлантическая телефонная кабельная линия, не могло быть заслугой одного какого-либо лица. И хотя ответственность за проект несли президент "Белл Лэбс" Мервин Келли и главный инженер Британского ведомства связи Гордон Радлей, истинными творцами всей системы были сотни инженеров и учёных, имена которых, возможно, никогда не станут известны.
Мы коснёмся в этой книге только основных проблем, отставив в сторону детали, так как они могли бы составить отдельную книгу, которая представляла бы интерес только для узкого круга специалистов (хотя, как утверждал известный художник Чик Сэйл, нет такого специалиста, который не мог бы преподнести свой предмет интересно, если он знает, как это сделать). Прежде всего мы остановимся на основе всей системы – на гибких подводных усилителях, которые по существу и сделали возможной трансатлантическую телефонную связь.
В первой трансатлантической телефонной кабельной линии насчитывается всего сто два глубоководных усилителя, причём пятьдесят один усилитель транслирует сигналы с востока на запад и столько же – в обратном направлении. Усилители расположены на расстоянии около 70 километров один от другого. Вся система представляет собой одно из наиболее совершенных устройств, когда-либо созданных человеком.
Электрическая схема усилителя довольно проста – она примерно такая же, как в радиоприёмнике средней сложности. Каждый усилитель состоит из трёх электронных ламп очень надёжной конструкции и из шестидесяти сопротивлений, конденсаторов и других деталей электрической цепи. Не составило бы большого труда сделать усилитель, устойчиво работающий в обычных условиях на протяжении нескольких лет. Однако для подводных усилителей требования значительно повышаются. Каждый из них является звеном одной цепи. Если он выйдет из строя, система в целом придёт в негодность. В обоих кабелях глубоководного участка линии всего триста шесть электронных приборов и около шести тысяч других деталей. Для того чтобы система надёжно работала в течение двадцати лет, необходимо предъявлять к качеству изготовления каждой детали максимально высокие требования. К счастью, большинство электродеталей почти не поддаётся износу. Сопротивление или катушка индуктивности, выполненные надлежащим образом, практически вечны.
Каждый усилитель должен обеспечить передачу достаточно широкой полосы частот с тем, чтобы по кабелю можно было вести одновременно тридцать шесть телефонных разговоров. Усилитель работает на относительно низких, сравнительно с радиоспектром, частотах (длинные волны) в диапазоне от 12 до 174 килогерц. Человеческое ухо легко могло бы улавливать колебания на нижнем пределе этой полосы – они воспринимались бы в виде тонкого писка[59].
Тридцать шесть каналов, по которым идёт передача, расположены в телефонном усилителе гораздо плотнее, чем в обычном приёмнике, так как для передачи человеческой речи требуется меньший диапазон частот, чем, скажем, для музыки. Но если возникает необходимость, два или три разговорных канала объединяют и используют для передачи музыки.
Чтобы сигнал, затухая, не исчез совсем на протяжении 70 километров кабеля, каждый усилитель должен усилить его по меньшей мере в миллион раз. А так как всего в одном направлении действует пятьдесят один усилитель, то, значит, усиление по всей линии достигает фантастической цифры – миллион, умноженный сам на себя пятьдесят один раз, что означает число, выраженное единицей с 306 нулями!