Артур Кларк - Голоc через океан

Чтобы закончить эту главу, проследим ради любопытства, какие изменения претерпевает человеческий голос на пути, скажем, из Нью-Йорка в Лондон.

Звуковые волны, возбуждаемые гортанью и голосовыми связками говорящего человека, вызывают колебания мембраны микрофона; последняя давит на зёрна угольного порошка, контакты между которыми становятся то более, то менее плотными. При пропускании через порошок постоянного тока, в результате изменения давления, сопротивление порошка то уменьшается, то увеличивается. В цепи возникают колебания электрического тока, соответствующие колебаниям мембраны. При этом человеческая речь преобразуется в электрические колебания примерно той же частоты – от 300 до 3000 герц.

Эти колебания передаются через местную телефонную сеть на междугородную телефонную станцию в Уайт Плэйнс, расположенный в 50 километрах севернее Нью-Йорка. Здесь эти колебания впервые попадают в коаксиальный кабель, по которому одновременно ведутся десятки других разговоров, и преобразуются в высокочастотные колебания, не воспринимаемые слухом. Так, при помощи электромагнитных волн высокой частоты осуществляется передача по кабелю. Подобно этому происходит трансляция в эфире человеческой речи или музыки посредством радиоволн.

Интересно, что через 500 километров, в Портленде (штат Мэн), электромагнитные волны из кабеля действительно переходят в эфир, претерпевая при этом ещё одно частотное преобразование.

Дальнейшая передача от Портленда идёт по радиорелейной линии связи, от вышки к вышке, с частотой примерно 4000 мегагерц (т. е. 4 миллиарда герц), что соответствует волнам длиной 7-8 сантиметров, подобным тем, которые используются во многих радиолокационных установках. Ультракороткие волны пересекают штаты Мэн, Нью-Брунсуик и территорию Новой Шотландии, проходят расстояние в общей сложности около 1100 километров и достигают местечка Сидни-Майнс, расположенного на берегу залива Святого Лаврентия, как раз напротив острова Ньюфаундленд. Здесь кабель уходит под воду, неся волны, преобразованные до частот 20-260 килогерц.

Шестьсот километров сигналы идут по одному коаксиальному кабелю через шестнадцать усилителей двустороннего действия, расположенных через равные интервалы. Причём каждый телефонный разговор проходит совершенно независимо от тридцати пяти других разговоров, передаваемых параллельно с ним, и тридцати шести разговоров, идущих навстречу. Всё это обеспечивается предоставлением для каждого телефонного разговора своего частотного канала.

Рельеф дна океана на трассе первого трансатлантического телефонного кабеля ТАТ-1

На этом участке максимальная глубина прокладки кабеля составляет 360 метров. Затем сигналы на тех же частотах передаются в Кларенвилл, где начинается трансатлантический двухкабельный участок магистрали. На протяжении 3600 километров, иногда погружаясь на глубину до 4200 метров, сигналы идут по одному из кабелей (южному), проложенных по дну Атлантики. На этом пути сигналы пятьдесят один раз многократно усиливаются для того, чтобы достичь противоположного берега без потерь.

В девятистах километрах от британских берегов сигналы пересекают район подводных скал, известный под названием "банка Роколл", на протяжении тысячи метров следуют по нему, а затем опять уходят глубоко на дно океана. В 370 километрах от шотландского побережья начинается подъём морского дна, сначала резкий, а потом медленный, и, наконец, у небольшого городка Обан кабель выходит на поверхность. Впереди ещё 900 километров пути, но трудности уже позади. Дальше сигналы идут по коаксиальному кабелю, без помех достигают Глазго и, наконец, Лондона. Нет необходимости описывать их преобразование в человеческую речь, так как всё это следует в обратном порядке, вплоть до того момента, когда вибрирующая мембрана воспроизведёт человеческий голос, примерно так же, как это было во времена Грэхема Белла почти девяносто лет назад.

Потребовалось примерно две-три минуты, чтобы описать путь, который преодолевает человеческое слово, переданное из Нью-Йорка в Лондон. Для передачи же одного слова требуется в настоящее время не более одной десятой доли секунды. Как далеко шагнула техника! Ведь когда-то приветствие самой английской королевы Виктории американскому президенту Бьюкенену шло шестнадцать часов…

Эта глава предназначена для тех читателей, которые имеют представление об электронике, а также желание несколько подробнее ознакомиться с решением некоторых вопросов, возникших при прокладке трансатлантического телефонного кабеля. В то же время большая часть материала, излагаемого в настоящей главе, не столь уж трудна и для остальных читателей, если они, конечно, пожелают дочитать книгу до конца.

Что касается подводных усилителей, то наибольшую трудность представляет обеспечение надёжности и долговечности их работы. Рано или поздно каждый усилитель выходит из строя и должен быть заменён. Причём затраты, связанные с простоем системы связи, посылкой кабельного судна, заменой повреждённого усилителя, чрезвычайно велики. Трансатлантическая телефонная система рассчитана на двадцать лет и каждая деталь электрической цепи до установки была подвергнута всесторонним испытаниям.

Одну из причин, которые могут вызвать повреждение, обнаружил человек, работавший в области телефонной связи, но не имевший никакого отношения к проекту подводного кабеля. Он открыл явление, ранее никому неизвестное, связанное с образованием так называемых "усов". При определённых условиях на олове и других металлах появляются тонкие, как волос, образования, похожие на усы; соединившись, они могут вызвать короткое замыкание.

Открытие было сделано в 1951 году. Вероятно, сотни людей замечали это и раньше, но, принимая усы за плесневые наросты, снимали их, не придавая им значения. К счастью, "усы" обнаружили до того, как трансатлантическая телефонная линия была сооружена; целые партии электронных ламп пришлось выбросить, так как имевшиеся в них выводные концы были покрыты оловом.

Это, между прочим, не единственное из необычных качеств олова. При низких температурах оно обладает способностью превращаться в порошок; когда капитан Скотт и его спутники на обратном пути с Южного полюса пришли на свою базу, они нашли керосиновые бидоны пустыми. Из-за мороза олово в местах пайки раскрошилось, и драгоценное в полярных условиях горючее вытекло. Смельчаки, измученные, лишённые тепла и горячей пищи, погибли.

В следующих главах будет рассказано о мерах предосторожности, которые предпринимались для предотвращения механических и электрических повреждений; осуществлялся строжайший отбор материалов; производство и сборка происходили в условиях полной стерильности.