В конце декабря 2021 года морское дно около крошечного островного государства в южной части Тихого океана Тонга начало гудеть. Просыпался беспокойный вулкан «Ханга Хаапай». В ранние часы 15 января, после нескольких дней толчков, дно океана наконец треснуло, извергнув самый большой взрыв за всю историю наблюдений. Четыре взрыва расплавленной породы, каждый из которых имел силу в 1 миллиард тонн, послали шлейф на 50 километров в небо. Взрыв был настолько мощным, что его можно было услышать даже на Аляске, в десятке тысяч километров от эпицентра. В течение нескольких дней после этого, измученные цунами и окутанные вулканическим пеплом, тонганцы не могли позвать на помощь, так как извержение разорвало единственный подводный телекоммуникационный кабель, который мог передавать сигналы о помощи и электронные письма на расстояние в 514 миль на Фиджи, а оттуда — в остальной мир. Это было похоже на то, как будто пьяный бог споткнулся о кабель питания коллективного компьютера. Экраны потемнели, телефоны замолчали, а интернет исчез. Тонганцы остались совсем одни.
Для полного восстановления линии потребовались недели кропотливых ремонтных работ в море с бортов высокоспециализированных судов. Так много кабеля было повреждено, что его части пришлось восстанавливать с нуля. Тем временем, современные основные интернет-платформы, соцсети, не говоря уже о телефонных звонках и мессенджерах, были доступны только мерцающим образом через раздражающе медленные резервные спутники. Даже сейчас интернет-покрытие на острове может быть немного неравномерным.
Онлайн-мир так долго был настолько доступен, что его «небесная вездесущность» просто предполагается обывателями. Человек берёт смартфон или открывает ноутбук, и его действие незаметно переносится куда угодно — будь то звонок бабушки в другую часть света, сайт бронирования отелей в далёкой стране или офисное онлайн совещание в большой международной корпорации — всё это происходит почти со скоростью света. Но опыт тонганцев показывает, что эта кажущаяся вездесущность — нечто условно надёжное. Онлайн-мир не просто падает из облаков: данные переносятся по чему-то гораздо более осязаемому. Все электроны информации, хранящиеся на серверах дата-центров, могут весить не больше яблока — но для того, чтобы доставить их на экраны, компьютеров, смартфонов, ноутбуков, требуется тысячи тонн специальных проводов (точнее подводного телекоммуникационного кабеля).
Чтобы интернет стал действительно глобальной услугой, которой он является, многие из этих проводов — большинство из них не толще садового шланга — зарыты на глубину не более нескольких метров по дну океана, где они лежат, пугающе уязвимые для рыболовных сетей, якорей кораблей, течений, укусов акул, аквалангистов с пилами, землетрясений и, конечно же, вулканов. Эти тонкие нити мегазаряженных оптоволоконных кабелей, перемещающих терабайты в секунду, составляют 95 процентов всех международных передач данных и голоса.
Что ещё более шокирует из нефизического человеческого взаимодействия, так это то, насколько сравнительно редки на самом деле катастрофы с отключением, подобные той, что постигла Тонгу. По словам тех, кто их прокладывает и чинит, полтора миллиона километров подводных кабелей, незримо связывающих мир под каждым из океанов нашей планеты, требуют всего около 100 ремонтов в год — гораздо меньше, чем их наземные собратья, продуваемые ветром и дождём.
Агентство телекоммуникационной аналитики TeleGeography ведет захватывающую карту всех подводных кабелей мира, которая имеет стилистическое (и почти метафорическое) сходство с картой лондонского метро. Но самое большое количество маршрутов, проходит между атлантическим побережьем США и Европой. И в этом заключается одна из главных защит трансокеанских коммуникаций: избыточность. Хотя компании и телекоммуникационные консорциумы, владеющие кабелями, конкурируют друг с другом, но каждый из них тем не менее сдаёт мощности другим в аренду, в качестве страховки от внезапно неработающей линии. Но вот единственный, одинокий кабель, связывающий Тонга с остальной частью земного шара (был проложен в 2013 году) обрёк это микрогосударство на такие последствия. Целая стена подводного мусора была отброшена более чем на 100 километров по морскому дну к этому одинокому кабелю так мощно, что даже избыточная система вдоль аналогичного маршрута могла бы не удержать связь в режиме онлайн в час нужды. Хотя если бы была проложена резервная линия с другой стороны – то связь бы не была бы потеряна.
Первый, по-настоящему межконтинентальный, подводный кабель был проложен в 1866 году между Ньюфаундлендом и Ирландией пароходом «SS Great Eastern», крупнейшим судном своего времени. Сделанный из семи медных катушек, изолированных гуттаперчей — резиноподобным веществом из тропического дерева «саподилла», которое также используется для заполнения современных корневых каналов, — этот кабель установил телеграфную связь протяжённостью 2226 миль, которой управляла Atlantic Telegraph Company. Сегодня, конечно, мы сочли бы такой канал информации невыносимо медленным. Первым официальным сообщением, которое по нему было передано, состояло из 98 слов поздравительного послания от королевы Виктории президенту Джеймсу Бьюкенену (его доставка заняла 16 часов).
Другая проблема заключалась в том, что по мере того, как электричество проходило по меди, сигнал терял мощность и начинались «размазываться» точки и тире азбуки Морзе, делая жизнь телеграфистов невыносимой. Этот кабель прослужил недолго. Пытаясь «отрезвить дикцию» телеграфной линии, резкий в своих действиях главный инженер компании Уайлдман Уайтхаус — ненавистная фигура в истории прокладчиков кабелей — просто пропустил через него больше электричества — тем самым он сжёг изоляцию и «поджарил» всю линию.
Несколько лет спустя, изобретение зеркального гальванометра блестящим технологом Уильямом Томсоном позволило гораздо точнее артикулировать электрические импульсы, что наконец-то позволило Европе и Америке вести регулярное оперативное общение в реальном времени. За спасение положения королева Виктория возвела Томсона в ранг «лорда Кельвина» — да, того самого Кельвина, который изобрёл абсолютный ноль, — и он сколотил сказочное состояние.
К 1956 году появление гораздо более мощного коаксиального кабеля начало заменять медные подводные линии. Это позволило осуществлять более чёткие трансокеанские телефонные звонки, которые с конца 1920-х годов были возможны только с перебоями по радио и только в хорошую погоду. В 1988 году появился оптоволоконный кабель. Эти кабели работают, посылая световые импульсы по длинным стеклянным проводкам. Эта технология сделала «эпоху медного провода» устаревшей.
Новый тип кабелей, как и старые, следуют торговым путям 19-го века, которые, в свою очередь, следуют маршрутами человеческого взаимодействия, миграции и, во многих случаях, господства. По карте TeleGeography ясно, что Южная Америка и Австралия, похоже, не так уж много общаются друг с другом напрямую. Но среди первых проложенных подводных кабелей были те, что связывали операторов телеграфа в Англии с бывшими колониями: Индией и Австралией. Новый тип связи передаёт 400 терабит (больше пятидесяти тысяч гигабайт) данных в секунду между США и Соединённым Королевством по одному из самых посещаемых человечеством морских маршрутов.
Дело прокладки кабеля из точки А в точку Б начинается на специальных судах для обследования, на которых установлено множество акустического зондирующего оборудования. Показания сонара поступают в банк бортовых компьютеров, которые обеспечивают исключительно высокое разрешение, позволяя инженерам видеть, является ли морское дно песком или твёрдой породой. Эти данные составляют коридор для прокладки кабеля, как можно ближе к предполагаемому маршруту. Ширина коридора обычно в два или три раза больше глубины, на которой будет залегать кабель, что даёт некоторое — но не очень большое — пространство для манёвра. Требуется огибать подводные образования, такие как скалы и трещины в подводной горной гряде. Когда судно для обследования сталкивается с непреодолимым препятствием — например, резким обрывом, не учтённым на морских картах, — всё, что оно может сделать, это отступить и попытаться перерисовать другой маршрут, как можно ближе к запланированному.
Как же бедные тонганцы, при всей этой высокотехнологичной подводной картографии, оказались с кабелем, проложенным так близко к вулкану? Тут сработали два неизбежных фактора. Во-первых, извержение вулкана Тонга было одним из тех сценариев, которые случаются раз в тысячу лет. Учитывая, что ожидаемый срок службы любого кабеля составляет около 25 лет, то риск, похоже, того стоил. Во-вторых, подводные кабели действительно дороги — при х стоимости более 50 000 долларов за километр, исследовательские суда получают премии за то, что придерживаются, как можно ближе к маршруту, проложенному людьми на суше. Но вулканы, продолжают оставаться слабо исследованными «слепыми пятнами», особенно в южной части Тихого океана.
Когда дело доходит до физической прокладки кабелей по дну океана — то механика процесса осталась практически той же, что и полтора века назад. Процесс прокладки начинается с наматывания нескольких тысяч километров в специализированные круглые ложементы на борту специального судна. Когда кабель подаётся на борт в порту, один человек на судне будет помогать укладываться ему по кругу, как будто наматывая самый длинный в мире садовый шланг, в то время как другие члены экипажа следят за тем, чтобы он не зацепился, не перекрутился и не натянулся слишком сильно. Таким образом кабель будет наматываться сам на себя, как змея в корзине заклинателя, пока ложемент не наполнится. Даже при команде из десятков людей, работающих круглосуточно, загрузка судна занимает до четырёх недель. Современные суда могут упаковать в свои трюмы чуть более 8 тысяч километров кабеля — достаточно, чтобы проложить непрерывную линию через Тихий океан.
Протягивание кабеля с палубы на морское дно моря — дело медленное, и в основном всё сводится к управлению провисанием. Вычисление того, сколько провисания нужно выдержать, — головная боль в этой профессии. Если взять слишком много, то кабель будет лениво лежать на морском дне в неразберихе и может свернуться (запутаться). А если стравить недостаточно длинны, он может зависнуть, как натянутый канат, между возвышенностями морского дна, а под воздействием течений сможет даже подниматься к поверхности, где его могут зацепить винты кораблей. Одним словом – надо позволить ему нормально лечь на дно, без чрезмерного натяжения и избыточности. При условии перепада глубин, приливных течений и рельефа дна – задача очень непростая.
Следуя подробным данным обследований, судно обычно продвигается вперёд со скоростью около 9 узлов, иногда быстрее, если кабель идёт вниз по подводному наклону, иногда медленнее, если вверх по подъёму. Каждое движение судна направляется так называемой дифференциальной GPS (системой, которая позволяет не только судну в целом, но и его носу и корме занимать различные положения, согласно координатам, с точностью до сантиметра). Эти координаты поступают в другой банк данных бортовых компьютеров, которые управляют тем, как быстро или медленно будет подаваться кабель.
На каждом конце кабеля находится посадочная станция, часто размером с дом, и обычно она спрятанная в каком-нибудь скромном приморском поселении — рядом с оживлённой гаванью (но не в ней). Это отраслевая практика, которая предполагает делать такие объекты незаметными и вдали от оборудования, которое обеспечивает судоходство и рыболовство. Основная цель посадочных станций — передавать световые частоты, переносящие наши данные по тонким волосяным жилам, которые проходят по центру каждого оптоволоконного кабеля. Чтобы этот свет мог пройти огромные расстояния между посадочными станциями и сохранить свою первоначальную силу, около 10 000 вольт электричества перекачиваются с обеих сторон кабеля по медной оболочке, которая окутывает оптоволоконные нити. Это электричество питает усилители сигнала, называемые ретрансляторами, которые лежат на дне океана вдоль кабеля с интервалом около 80-100 км. Каждый из них представляет собой герметичную камеру весом около 200 килограмм, которая создаёт в кабеле выпуклость, напоминающую крысу, только что проглоченную змеёй. Внутри них маленькие спиральные дорожки эрбия усиливают сигналы из которых состоят передаваемые данные.
Самая опасная часть прокладки проходит по мелководью около станций высадки. Для глубины более 800 метров кабель покрывается дополнительной бронёй из стальной оплётки со стержнями, а ближе к берегу его заводят в оболочку из чугунных труб. На этом участке пути кабель обычно закапывают поглубже. Для этой цели, например, у кораблей есть огромный плуг, который можно опускать, для углубления траншеи на морском дне, кабель укладывается в борозду от задней кромки плуга. Затем, когда вода в конечном итоге становится слишком мелкой для продвижения самого судна, кабель сплавляют к берегу на воздушных поплавках, по одному через каждые несколько метров, удерживая кабель на поверхности, пока группа техников ведёт его к разъёму на берегу. Затем поплавки отсоединяют, а последние метры кабеля тоже закапывают.
В сети могут возникать глобальные сбои. И не всегда для этого требуется что-то столь катастрофическое, как вулкан, чтобы всё испортить. Фактически, такие природные явления, как извержения, землетрясения или аномальные течения, составляют всего около 12 процентов отключений. Наиболее распространёнными чрезвычайными ситуациями, являются случаи, когда волочащиеся якоря перерезают кабели или рыболовные тралы запутываются и разрывают их. Но как, черт возьми, обнаружить обрыв на тысячах миль кабеля на дне океана? Для электриков на посадочных станциях это относительно простой процесс: рефлектометрия с расширенным спектром во временной области. Проще говоря, посадочная станция посылает специальный электрический «пинг» — очень похожий на сонар — и ждёт эха. Так называемый сигнал с расширенным спектром означает, что он зашифрован в уникальный цифровой отпечаток, который отличает его от других электрических шумов на кабеле. Когда пинг отражается обратно, операторы кабеля могут обнаружить координаты обрыва.
Прибыв на место, ремонтному судну снова приходится справляться с проблемами провисания (а точнее, его отсутствия). Если кабель был проложен в соответствии со строгими спецификациями обследования контура морского дна, прижимаясь к нему, то невозможно просто закинуть специальный крюк и выловить его. Вместо этого техники на судне опустят специальный трал, которым судно затем подцепит кабель, чтобы слегка приподнять его со дна океана. Специальный манипулятор будет опущен на морское дно, где он с помощью специальных ножниц разрежет его, а свободные концы аккуратно вытащат на палубу.
Птом в специальной мастерской на палубе начинается что-то вроде нейрохирургии, когда четыре кабельных инженера, работая по двое за 12-часовую смену, приращивают новый кусок кабеля к разрезанным концам старого, которые они только что вытащили из глубины. Вся процедура обычно занимает несколько дней. Чтобы гарантировать, что новый удлинённый кабель не отклонится от своих первоначальных координат, которые точно отмечены на навигационных картах по всему миру, дополнительная длина, добавленная во время ремонта, должна быть аккуратно сложена по контурам исходного кабеля. Тем не менее, даже эти небольшие дополнения будут доведены до сведения людей, которые составляют навигационные карты, чтобы крошечные куски лишнего кабеля можно было отметить.
По мере того, как растёт жажда человечества к данным, должны расти и пропускные способности межконтинентальных каналов связи. Ещё пять лет назад в прокладываемых кабелях содержалось 12 оптоволоконных нитей: шесть передавали единым потоком данные в одном направлении, шесть — в другом. К настоящему времени кабели содержат уже по 24 оптоволоконных нити, удваивая их и без того мощную пропускную способность до примерно 225 терабит в секунду. С такой ёмкостью 18 миллионов зрителей в Японии или на Тайване могли бы одновременно смотреть фильмы высокой чёткости с сервера Netflix в США без заметной задержки.
При всей головокружительной пропускной способности, повторение тех же маршрутов прокладки, сложившихся десятилетия назад под водой, грозит оставить такие страны, как Тонга, дрейфовать с их единственными «ниточками» передачи входящих и исходящих данных. Никто не готов оплачивать прокладку дублирующего кабеля до Окленда – слишком огромные расстояния, а само государство не в состоянии выделить финансирование на эти работы. На данный момент такой дисбаланс показывает, куда на самом деле текут денежные потоки – новые каналы передачи данных прокладываются из Европы в Америку и в сторону Аравийского полуострова, оттуда в Индию и Китай, а далее до Японии. Из Китая очень много кабеля прокладывается в страны Юго-Восточной Азии.