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第一条海底电缆

已有 8408 次阅读 2008-12-2 07:41 |个人分类:科研| 海底电缆, 通信

1812年1月8日凌晨,在美国的新奥尔良地区,近万名英军在浓雾的掩护下向安德鲁-杰克逊将军的部队发起了进攻,这场美国独立战争的最后一战从早杀到晚,造成几千人伤亡。杰克逊将军最终打赢了这一仗,但让他没想到的是这却是一次可以避免的战斗:美国和英国早在两个星期以前已经在欧洲签订了停战协议,只不过停战的消息要费时数周才能穿过茫茫的大西洋。落后的通信手段让人们付出了生命的代价。

46年后,也就是1858年,第一条横跨大西洋的电缆开始运行。这要归功于科学技术在19世纪的飞速发展。1800年,意大利的付打(Alessandro Volta)发明了电池,电学实验因此得到很大发展。1820年,丹麦的奥斯特(Hans Christian Ørsted)发现了电磁感应现象,大数学家高斯成功地利用了这一现象实现了信息的短程传递。英国人库克(William Fothergill Cooke)在1837年获得了电报的发明专利,其产品在铁路系统投入使用。1844年摩尔斯电码的发明人摩尔斯(Samuel F. B. Morse)架设了美国的第一条电报线路。

第一条海底电缆的成功不仅依赖于科学家,美国商人菲尔德(Cyrus Field) 亦功不可没。可以想象,架设一条穿过大西洋的电缆在当时是一件极其困难的事情,不仅技术上没有先例,资金方面也需要极大的投入。这样一个浩大的工程如果没 有几位既有远见又有毅力的人来领头,恐怕只能是一个美丽的设想。菲尔德一方面寻求当时有名的科学家如摩尔斯,法拉第等做技术论证,另一方面在美英两地进行 融资和政治活动以寻求政府的支持。最终两国政府不仅为融资提供经济担保,并且派出军舰担任勘测及铺设电缆的任务。当然并不是所有的人都支持这一项目, 菲尔德的请求在美国参议院表决时险些夭折,仅以一票之差而勉强通过。

菲尔德通过发行股票最终融到了35万英镑(约175万美元),其中菲尔德自己出资近9万英镑。这在当时是一个不小的数字,当时一名熟练工人的年薪不过520美元。1857年铺设电缆的工作从英国海岸开始,发明了热力学温标的开尔文爵士(Lord Kelvin)当时作为主要工程人员在船上工作。但这次铺设工作并不顺利,电缆在铺设了300多公里之后断裂。第二年又铺设了一次,也失败了,这时打退堂鼓的声音多了起来,但在菲尔德,开尔文等人的坚持下,第三次终于成功地把长达2300海哩的电缆铺在了大西洋底。

1858年8月16日,维多利亚女王发出了人类有史以来的第一封电报,她致电当时的美国总统詹姆士,向他祝贺电缆的开通。这封103个字的电报共花费了16个半小时才传送成功,纽约为此举行了盛大的游行仪式和焰火表演。英国政府从中也尝到了甜头:由于信息的通畅,一项原定的军事行动被取消,为英国人省下了5万多英镑的开支。但六个星期之后,这条电缆就因为故障永远停止了工作。

英国政府在此以后成了海底电缆的主要倡导者,她成立了一个专门的委员会,制定了一系列相关的工艺标准,大大提高了电缆的可靠性。菲尔德再次融资 65万英镑,于1865年开始铺设第二条电缆。有了积累的经验,铺设工作以每天20海哩的速度顺利进行。但铺到四分之一时,电缆突然断裂沉入海底,因为电缆太重,船上没有足够结实的绳子把电缆吊起来,这次铺设以失败告终。但人们并没有失去信心,尤其是看到赚钱机会的投资者们,很快在1866年,铺设工作再次启动,并于同年顺利铺通。投资者得到了丰盛的回报,在此后短短一年内,通过这条电缆就发过2772份电报,当时的价格是一个字10美元,以每份电报平均50字计算,这 条电缆一年的收入就超过25万英镑(1英镑=5美元)。另外一条利好消息是上一年断裂在海底的电缆也被找到了,接好断头后继续铺 设,所以人们一下子有了两条海底电缆。

从此之后,越来越多的海底电缆把五大洲完全连接起来,技术也日新月异,电缆变成了光纤,传输速度也由1866年的一分钟6-8个字到如今的10Gbps。值得一提的是,第一条直接连接中美两国的海底光纤也在今年早些时候铺设成功,这条光纤西起美国加州,东至中国青岛,由美国Verizon公司与中国电信等共同经营。

参考文献:

[1] Jeremiah Hayes, "A History of Transaltantic Cables", IEEE Communications, Vol 46, No. 9, 2008.

[2] http://altantic-cable.com

[3] Transatlantic telegraph cable, Wikipedia.



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