150 տարի առաջ՝ 1858 թվականի օգոստոսի 16-ին, Միացյալ Նահանգների նախագահ Ջեյմս Բյուքենանը շնորհավորական հեռագիր ստացավ Վիկտորյա թագուհուց և ի պատասխան նրան ուղերձ հղեց։ Անդրատլանտյան հեռագրային մալուխի միջոցով հաղորդագրությունների առաջին փոխանակումը նշանավորվեց շքերթով և հրավառությամբ Նյու Յորքի քաղաքապետարանի վրա: Տոնակատարությունները ստվերվել են այս պատճառով տեղի ունեցած հրդեհով, և 6 շաբաթ անց մալուխը խափանվել է։ Ճիշտ է, նույնիսկ մինչ այդ նա այնքան էլ լավ չէր աշխատում՝ թագուհու ուղերձը փոխանցվել է 16,5 ժամվա ընթացքում։
Գաղափարից մինչև նախագիծ
Առաջին հեռագրային և Ատլանտյան օվկիանոսի առաջարկը փոխանցման սխեման էր, որտեղ նավերով ուղարկվող հաղորդագրությունները պետք է հեռագրվեին Նյուֆաունդլենդից մնացած Հյուսիսային Ամերիկա: Խնդիրը կղզու դժվարին տեղանքով հեռագրական գծի կառուցումն էր։
Նախագծի պատասխանատու ինժեների օգնության խնդրանքը գրավել է ամերիկացունգործարար և ֆինանսիստ Սայրուս Ֆիլդ. Իր աշխատանքի ընթացքում նա ավելի քան 30 անգամ հատել է օվկիանոսը։ Չնայած Ֆիլդի հետ ունեցած անհաջողություններին, նրա ոգևորությունը հանգեցրեց հաջողության:
Գործարարն անմիջապես թռավ անդրատլանտյան դրամական փոխանցման գաղափարից: Ի տարբերություն ցամաքային համակարգերի, որոնցում իմպուլսները վերականգնվում էին ռելեների միջոցով, անդրօվկիանոսային գիծը պետք է անցներ մեկ մալուխով: Ֆիլդը հավաստիացումներ է ստացել Սամուել Մորսից և Մայքլ Ֆարադայից, որ ազդանշանը կարող է փոխանցվել մեծ հեռավորությունների վրա:
Ուիլյամ Թոմփսոնը դրա տեսական հիմքն է տվել՝ հրապարակելով հակադարձ քառակուսի օրենքը 1855 թվականին։ Առանց ինդուկտիվ բեռի մալուխի միջով անցնող իմպուլսի բարձրացման ժամանակը որոշվում է L երկարությամբ հաղորդիչի ժամանակային հաստատուն RC-ով, որը հավասար է rcL2-ին, որտեղ r և c-ն դիմադրությունն են: և համապատասխանաբար մեկ միավորի երկարության հզորությունը: Թոմսոնը նաև իր ներդրումն է ունեցել սուզանավային մալուխային տեխնոլոգիայի մեջ: Նա կատարելագործեց հայելային գալվանոմետրը, որի դեպքում հայելու ամենափոքր շեղումները, որոնք առաջանում էին հոսանքի պատճառով, ուժեղանում էին էկրանի վրա պրոյեկցիայի միջոցով: Ավելի ուշ նա հայտնագործեց մի սարք, որը ազդանշանները գրանցում է թանաքով թղթի վրա։
Սուզանավային մալուխի տեխնոլոգիան բարելավվել է այն բանից հետո, երբ գուտապերչան հայտնվեց 1843 թվականին Անգլիայում: Մալայական թերակղզու բնածին ծառի այս խեժը իդեալական մեկուսիչ էր, քանի որ այն ջերմապլաստիկ էր, փափկվում էր, երբ տաքանում էր, և սառչելիս վերադառնում էր ամուր ձևի, ինչը հեշտացնում էր հաղորդիչների մեկուսացումը: Օվկիանոսի հատակի ճնշման և ջերմաստիճանի պայմաններում, նրա մեկուսիչ հատկություններըբարելավվել է. Գուտտապերչան մնաց սուզանավային մալուխների հիմնական ջերմամեկուսիչ նյութը մինչև 1933 թվականին պոլիէթիլենի հայտնաբերումը։
Դաշտային նախագծեր
Cyrus Field-ը ղեկավարել է 2 նախագիծ, որոնցից առաջինը ձախողվել է, իսկ երկրորդն ավարտվել է հաջողությամբ։ Երկու դեպքում էլ մալուխները բաղկացած էին մեկ 7 միջուկային մետաղալարից, որը շրջապատված էր գուտապերչայով և զրահապատված պողպատե մետաղալարով։ Հյուսած կանեփն ապահովում էր կոռոզիայից պաշտպանություն: 1858 թվականի մալուխի ծովային մղոնը կշռում էր 907 կգ։ 1866 թվականի անդրատլանտյան մալուխը ավելի ծանր էր՝ 1622 կգ/մղոն, բայց քանի որ այն ուներ ավելի մեծ ծավալ, այն ավելի քիչ էր կշռում ջրում: Ձգման ուժը համապատասխանաբար եղել է 3տ և 7,5տ։
Բոլոր մալուխներն ունեին մեկ ջրի վերադարձի հաղորդիչ: Չնայած ծովի ջուրն ավելի քիչ դիմադրություն ունի, այն ենթակա է թափառող հոսանքների: Էլեկտրաէներգիան մատակարարվում էր քիմիական հոսանքի աղբյուրներով։ Օրինակ, 1858-ի նախագիծն ուներ 70 տարր՝ յուրաքանչյուրը 1,1 Վ-ով: Այս լարման մակարդակները, զուգորդված ոչ պատշաճ և անզգույշ պահեստավորման հետ, հանգեցրին խորը ծովի անդրատլանտյան մալուխի խափանմանը: Հայելային գալվանոմետրի օգտագործումը հնարավորություն տվեց օգտագործել ավելի ցածր լարումներ հետագա գծերում։ Քանի որ դիմադրությունը մոտավորապես 3 ohms էր մեկ ծովային մղոնի համար, 2000 մղոն հեռավորության վրա, կարող էին փոխանցվել միլիամպի կարգի հոսանքներ, որոնք բավարար են հայելային գալվանոմետրի համար: 1860-ական թվականներին ներկայացվեց երկբևեռ հեռագրական ծածկագիրը։ Մորզեի կոդի կետերն ու հարվածները փոխարինվել են հակառակ բևեռականության իմպուլսներով։ Ժամանակի ընթացքում զարգացավավելի բարդ սխեմաներ։
Արշավանքներ 1857-58 և 65-66
£350,000 հավաքվել է բաժնետոմսերի թողարկման միջոցով՝ առաջին անդրատլանտյան մալուխը անցկացնելու համար: Ամերիկյան և բրիտանական կառավարությունները երաշխավորեցին ներդրումների վերադարձը։ Առաջին փորձը կատարվել է 1857 թվականին, մալուխը տեղափոխելու համար պահանջվել է 2 շոգենավ՝ Agamemnon և Niagara։ Էլեկտրիկները հավանություն են տվել մի մեթոդի, երբ մի նավը գիծ է անցկացնում ափամերձ կայարանից, իսկ մյուս ծայրը միացնում է մեկ այլ նավի մալուխին: Առավելությունն այն էր, որ այն պահպանում էր շարունակական էլեկտրական կապը ափի հետ։ Առաջին փորձն ավարտվել է անհաջողությամբ, երբ մալուխի տեղադրման սարքավորումը ձախողվել է 200 մղոն ծովից: Այն կորել է 3,7 կմ խորության վրա։
1857 թվականին Նիագարայի գլխավոր ինժեներ Ուիլյամ Էվերեթը մշակեց մալուխների տեղադրման նոր սարքավորումներ: Հատկանշական բարելավումն էր ավտոմատ արգելակումը, որն ակտիվանում էր, երբ լարվածությունը հասնում էր որոշակի շեմի:
Ուժգին փոթորիկից հետո, որը քիչ էր մնում խորտակեր Ագամեմնոնը, նավերը հանդիպեցին օվկիանոսի մեջտեղում և 1858 թվականի հունիսի 25-ին նորից սկսեցին անցկացնել անդրատլանտյան մալուխը: Նիագարան շարժվում էր դեպի արևմուտք, իսկ Ագամեմնոնը՝ արևելք։ Կատարվել է 2 փորձ՝ ընդհատվել է մալուխի վնասման պատճառով։ Նավերը վերադարձան Իռլանդիա՝ փոխարինելու նրան։
Հուլիսի 17, նավատորմը կրկին ճանապարհ ընկավ միմյանց հանդիպելու: Փոքր զկռտոցներից հետո վիրահատությունը հաջող է անցել։ Քայլելով 5–6 հանգույց հաստատուն արագությամբ՝ օգոստոսի 4-ին ներս մտավ ՆիագարանTrinity Bay-ում Նյուֆաունդլենդ. Նույն օրը Ագամեմնոնը ժամանեց Իռլանդիայի Վալենտիա ծովածոց: Վիկտորյա թագուհին ուղարկեց վերը նկարագրված առաջին ողջույնի ուղերձը:
1865-ի արշավախումբը ձախողվեց Նյուֆաունդլենդից 600 մղոն հեռավորության վրա, և միայն 1866-ի փորձն էր հաջողակ: Նոր գծի վրա առաջին հաղորդագրությունն ուղարկվել է Վանկուվերից Լոնդոն 1866 թվականի հուլիսի 31-ին: Բացի այդ, հայտնաբերվել է 1865 թվականին կորցրած մալուխի ծայրը, և գիծը նույնպես հաջողությամբ ավարտվել է: Փոխանցման արագությունը կազմում էր րոպեում 6-8 բառ՝ $10/բառ արժեքով։
Հեռախոսային կապ
1919 թվականին ամերիկյան AT&T ընկերությունը նախաձեռնեց անդրատլանտյան հեռախոսային մալուխի անցկացման հնարավորության ուսումնասիրություն։ 1921 թվականին Քի Ուեսթի և Հավանայի միջև անցկացվեց խոր ջրային հեռախոսագիծ:
1928-ին առաջարկվեց Ատլանտյան օվկիանոսով մեկ ձայնային ալիքով մալուխ անցկացնել առանց կրկնողների: Ծրագրի բարձր արժեքը (15 միլիոն դոլար) Մեծ դեպրեսիայի գագաթնակետին, ինչպես նաև ռադիոտեխնոլոգիայի բարելավումները ընդհատեցին նախագիծը:
1930-ականների սկզբին էլեկտրոնիկայի զարգացումները հնարավորություն տվեցին ստեղծել սուզանավային մալուխային համակարգ՝ կրկնողիչներով: Միջանկյալ կապի ուժեղացուցիչների նախագծման պահանջներն աննախադեպ էին, քանի որ սարքերը պետք է անխափան աշխատեին օվկիանոսի հատակին 20 տարի: Խիստ պահանջներ են դրվել բաղադրիչների, մասնավորապես վակուումային խողովակների հուսալիության վրա: 1932 թվականին արդեն կային էլեկտրական լամպեր, որոնք հաջողությամբ փորձարկվեցին18 տարի շարունակ։ Օգտագործված ռադիոտարրերը զգալիորեն զիջում էին լավագույն նմուշներին, բայց դրանք շատ հուսալի էին։ Արդյունքում TAT-1-ը աշխատեց 22 տարի, և ոչ մի լամպ չխափանվեց։
Մեկ այլ խնդիր էր ուժեղացուցիչների տեղադրումը բաց ծովում մինչև 4 կմ խորության վրա։ Երբ նավը կանգ է առնում կրկնիչը վերականգնելու համար, պտուտակավոր զրահով մալուխի վրա կարող են ոլորումներ առաջանալ: Արդյունքում օգտագործվեց ճկուն ուժեղացուցիչ, որը կարող էր տեղավորել հեռագրական մալուխի համար նախատեսված սարքավորումները։ Այնուամենայնիվ, ճկուն կրկնվողի ֆիզիկական սահմանափակումները սահմանափակեցին դրա հզորությունը 4 լարային համակարգով:
UK Post-ը մշակել է այլընտրանքային մոտեցում շատ ավելի մեծ տրամագծով և հզորությամբ կոշտ կրկնողիչներով:
TAT-1-ի իրականացում
Ծրագիրը վերսկսվել է Երկրորդ համաշխարհային պատերազմից հետո: 1950 թվականին ճկուն ուժեղացուցիչի տեխնոլոգիան փորձարկվել է Քի Ուեսթի և Հավանայի միջև կապող համակարգի միջոցով: 1955 և 1956 թվականների ամռանը առաջին անդրատլանտյան հեռախոսային մալուխը անցկացվեց Շոտլանդիայի Օբանի և կղզու Կլարենվիլի միջև: Նյուֆաունդլենդ, գոյություն ունեցող հեռագրական գծերից լավ հյուսիս: Յուրաքանչյուր մալուխ ուներ մոտ 1950 ծովային մղոն երկարություն և ուներ 51 կրկնող։ Նրանց թիվը որոշվում էր տերմինալների առավելագույն լարմամբ, որը կարող էր օգտագործվել էներգիայի համար՝ չազդելով բարձր լարման բաղադրիչների հուսալիության վրա: Լարումը մի ծայրում +2000 Վ էր, մյուսում՝ -2000 Վ։ Համակարգի թողունակությունը, իրհերթը որոշվել է կրկնողների քանակով։
Բացի կրկնողներից, տեղադրվել են 8 ստորջրյա հավասարիչներ արևելք-արևմուտք և 6-ը արևմուտք-արևելք գծում: Նրանք շտկել են հաճախականության տիրույթում կուտակված տեղաշարժերը։ Չնայած 144 կՀց թողունակության ընդհանուր կորուստը 2100 դԲ էր, հավասարեցիչների և կրկնողիչների օգտագործումը նվազեցրեց այն մինչև 1 դԲ-ից պակաս:
Սկսել TAT-1
1956 թվականի սեպտեմբերի 25-ին գործարկումից հետո առաջին 24 ժամվա ընթացքում 588 զանգ է կատարվել Լոնդոնից և ԱՄՆ-ից և 119-ը Լոնդոնից Կանադա: TAT-1-ն անմիջապես եռապատկել է անդրատլանտյան ցանցի հզորությունը։ Մալուխի թողունակությունը 20-164 կՀց էր, ինչը թույլ էր տալիս 36 ձայնային ալիք (յուրաքանչյուրը 4 կՀց), որոնցից 6-ը բաժանված էին Լոնդոնի և Մոնրեալի միջև, իսկ 29-ը Լոնդոնի և Նյու Յորքի միջև: Մեկ ալիք նախատեսված էր հեռագրի և սպասարկման համար։
Համակարգը ներառում էր նաև ցամաքային կապ Նյուֆաունդլենդի միջոցով և սուզանավային կապ դեպի Նոր Շոտլանդիա: Երկու գծերը բաղկացած էին մեկ 271 ծովային մղոն մալուխից՝ 14 UK Post-ի նախագծված կոշտ կրկնողիչներով: Ընդհանուր հզորությունը կազմում էր 60 ձայնային ալիք, որոնցից 24-ը միացնում էին Նյուֆաունդլենդը և Նոր Շոտլանդիան։
TAT-1-ի հետագա բարելավումներ
TAT-1 գիծն արժեցել է 42 միլիոն դոլար: Մեկ ալիքի համար 1 միլիոն դոլար գինը խթանեց տերմինալային սարքավորումների զարգացումը, որն ավելի արդյունավետ կօգտագործի թողունակությունը: Ձայնային ալիքների թիվը ստանդարտ 48 կՀց հաճախականության տիրույթում 12-ից հասցվել է 16-ի` նվազեցնելով.դրանց լայնությունը 4-ից 3 կՀց է: Մեկ այլ նորամուծություն Bell Labs-ում մշակված ժամանակավոր խոսքի ինտերպոլացիա էր (TASI): TASI-ն կրկնապատկել է ձայնային շղթաների թիվը՝ շնորհիվ խոսքի դադարների։
Օպտիկական համակարգեր
Առաջին անդրօվկիանոսային օպտիկական մալուխը TAT-8-ը շահագործման է հանձնվել 1988 թվականին: Կրկնողները վերականգնում էին իմպուլսները՝ օպտիկական ազդանշանները վերածելով էլեկտրականի և հակառակը: Երկու աշխատանքային զույգ մանրաթելեր աշխատել են 280 Մբիթ/վրկ արագությամբ։ 1989 թվականին այս տրանսատլանտյան ինտերնետ մալուխի շնորհիվ IBM-ը համաձայնեց ֆինանսավորել T1 մակարդակի կապը Cornwall University-ի և CERN-ի միջև, ինչը զգալիորեն բարելավեց կապը վաղ ինտերնետի ամերիկյան և եվրոպական մասերի միջև:
Մինչև 1993 թվականը ամբողջ աշխարհում գործում էր ավելի քան 125000 կմ TAT-8: Այս ցուցանիշը գրեթե համապատասխանում էր անալոգային սուզանավային մալուխների ընդհանուր երկարությանը: 1992 թվականին ծառայության է անցել TAT-9-ը։ Մեկ մանրաթելի արագությունն ավելացել է մինչև 580 Մբիթ/վրկ։
Տեխնոլոգիական առաջընթաց
1990-ականների վերջերին էրբիումով օպտիկական ուժեղացուցիչների զարգացումը հանգեցրեց սուզանավային մալուխային համակարգերի որակի քվանտային թռիչքի: Մոտ 1,55 մկմ ալիքի երկարությամբ լուսային ազդանշանները կարող են ուղղակիորեն ուժեղացվել, և թողունակությունն այլևս չի սահմանափակվում էլեկտրոնիկայի արագությամբ: Առաջին օպտիկական ուժեղացված համակարգը, որը թռչել է Ատլանտյան օվկիանոսով, եղել է TAT 12/13-ը 1996 թվականին: Երկու զույգ մանրաթելերից յուրաքանչյուրի փոխանցման արագությունը 5 Գբիտ/վրկ էր։
Ժամանակակից օպտիկական համակարգերը թույլ են տալիս նման մեծ ծավալների փոխանցումտվյալներ, որ ավելորդությունը կարևոր է: Սովորաբար, ժամանակակից օպտիկամանրաթելային մալուխները, ինչպիսին է TAT-14-ը, բաղկացած են 2 առանձին անդրատլանտյան մալուխներից, որոնք օղակային տոպոլոգիայի մաս են կազմում: Մյուս երկու գծերը կապում են Ատլանտյան օվկիանոսի յուրաքանչյուր կողմում գտնվող առափնյա կայանները: Տվյալներն ուղարկվում են օղակի շուրջ երկու ուղղություններով: Ընդմիջման դեպքում մատանին ինքնուրույն կնորոգվի։ Երթևեկությունը շեղված է սպասարկման մալուխներում մանրաթելերի պահեստային զույգերին:
