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!
Попробуем представить себе это число. Назвать его астрономическим нельзя. В астрономии нет такой величины. Количество песчинок на земле? Это слишком малое число, с ним не стоит сравнивать. Даже если бы вся земля была сделана из песчинок, их количество выразилось числом примерно с тридцатью нулями. Количество электронов в космосе? Да, это число несколько больше, но и для его написания достаточно восьмидесяти нулей.
Такая, действительно фантастическая цифра появляется дважды в расчётах, связанных с трансатлантическим кабелем. Это не только общее усиление, которое должны обеспечить усилители по всей длине кабеля по мере прохождения сигнала, но и общие потери энергии на этой дистанции, которые и восполняются усилителями. Вот каким балансом энергии оперировали инженеры, проектируя подводный телефонный кабель. Ещё один яркий пример. Если энергию всех видимых звёзд собрать воедино и направить на Землю, уменьшив в 10306 раз, то сигнал станет настолько слабым, что его невозможно будет уловить.
Для питания цепей накала и анода электронных ламп в схему подаётся постоянный ток, который проходит по внутреннему проводнику кабеля. К каждому концу линии прикладывается напряжение в 2000 вольт. При этом полярность напряжения на концах кабеля различна, так что суммарная разность потенциалов составляет 4000 вольт.
Более подробно об электронике системы сказано в главе XXI, написанной для тех, кто захочет ознакомиться с этим вопросом детальнее. В равной степени, а возможно и в большей, представляет интерес механическая часть усилителей. Каким образом три электронные лампы и шестьдесят других деталей смонтированы в узкой трубке, которая к тому же обладает способностью выгибаться по шкиву диаметром около двух метров и выдерживает давление почти в полтонны на квадратный сантиметр?
Механическая часть усилителя состоит из семнадцати коротких трубочек, сделанных из прозрачной пластмассы, каждая длиной в 15 сантиметров, гибко сочленённых между собой, так что усилитель в целом может изгибаться по кривой, как вагоны поезда на повороте. Для придания необходимой прочности вся серия пластмассовых трубочек защищена двумя слоями стальных колец, перекрывающих друг друга. Всё это заключено в длинную медную трубку, поверх которой накладывается сначала подушка из нескольких слоев джута, а затем броня из стальных проволок. После того, как усилитель испытан, в него заводят короткие отрезки кабеля – выводные концы и ещё раз окончательно бронируют вместе с кабелем. Усилитель, готовый к укладке на морское дно, выглядит как утолщение на кабеле длиной в 2,4 метра и диаметром, плавно переходящим от 50 к 25 миллиметрам[60].
Ничто не говорит о том, что в утолщении заключено оборудование стоимостью в 20 000 фунтов стерлингов. Такая высокая стоимость объясняется строжайшим отбором деталей – менее одного процента изготавливаемых образцов удовлетворяет всем поставленным требованиям. Большое внимание уделяется упаковке и транспортировке готовых усилителей. В Америке они помещались каждый в отдельный контейнер, предохраняющий от ударов, причём в контейнере поддерживалась постоянная температура. Затем они доставлялись самолётом в Англию, встраивались на заводе в кабель и после этого уже вместе с ним попадали на борт "Монарха".
59
Передача 36 телефонных разговоров ведётся в спектре частот от 20 до 164 кгц. В полосе частот ниже 20 кгц размещены служебные телеграфные каналы. Полоса частот выше 164 кгц используется для телеконтроля за состоянием промежуточных усилителей.