16 августа 1858 года королева Виктория и президент США Джеймс Бьюкенен обменялись поздравлениями по телеграфу, открыв таким образом первый трансатлантический кабель, соединяющий Британскую Северную Америку с Ирландией. Это был не просто обмен мгновенными сообщениями: для отправки приветствия королевы из 103 слов по кабелю длиной 3200 километров потребовалось почти 16 часов.
Тем не менее, по сравнению с почтовыми пароходами, которым требуется в среднем 10 дней для пересечения Атлантики, кабель давал огромное улучшение скорости для срочной связи.
Путь до этой важной вехи в быстрой передаче информации между континентами был сложен и долог. Изобретатель Сэмюэль Морс впервые предложил связать два материка кабелем в 1840 году. Прогресс в реализации проекта начался в середине 1850-х годов, когда американский предприниматель Сайрус У. Филд начал вкладывать значительные средства в телеграфирование.
Филд сколотил свое состояние в бумажной промышленности к 34 годам. Первым телеграфным проектом, в который он вложил деньги, была линия связи между с Сент-Джонсом, Ньюфаундленд, и Нью-Йорком, рассчитанная канадским инженером Фредериком Ньютоном Гисборном. Предприятие никогда не приносило высоких доходов, но энтузиазм Филда в отношении телеграфии от этого ничуть не уменьшился. В течение следующего десятилетия он инвестировал свои собственные деньги и сплотил других инвесторов и изобретателей, чтобы сформировать несколько телеграфных компаний.
Кусочек того самого первого кабеля.
Самой смелой из них была Атлантическая телеграфная компания (АТК). Филд и английские инженеры Джон Уоткинс Бретт и Чарльз Тилстон Брайт, оба специалисты по подводной телеграфии, основали компанию в 1856 году с целью прокладки трансатлантического кабеля. Правительства Великобритании и США согласились субсидировать этот проект.
К тому времени наземная телеграфная связь была уже хорошо налажена, и несколько более коротких подводных кабелей были развернуты в Европе и Соединенных Штатах. Тем не менее, большая длина трансатлантического кабеля создавала некоторые уникальные проблемы, особенно потому, что не хватало знаний по передаче информации на такие большие расстояния, да и конструкция кабеля была под вопросом.
Морс и британский физик Майкл Фарадей считали, что проводящие сигнал жилы подводного кабеля должны быть как можно более тонкими, чтобы снизить задержку сигнала. К тому же чем толще провод, тем больше у него электрическая емкость — а, значит, тем больший ток нужен для работы. Эдуард Оранж Уайлдман Уайтхаус, электрик Атлантической телеграфной компании, разделял эту точку зрения.
Другая точка зрения была представлена Уильямом Томсоном (позже лорд Кельвин). Он утверждал, что величина задержки была обратно пропорциональна квадрату длины кабеля. Томсон предложил использовать сердечник большого диаметра из самой чистой меди, чтобы уменьшить сопротивление. Брайт, главный инженер проекта, разделял мнение Томсона. Этот дизайн был значительно тяжелее и дороже, чем тот, который был предложен Морсом и Фарадеем, поэтому АТК не приняла его.
Компания Gutta Percha Co. произвела жилы и изоляцию кабеля. Сердечник состоял из семи жил медной проволоки, скрученных вместе, и его конечный диаметр составил 0,21 сантиметр. Готовый сердечник весил 550 кг на километр, что было значительно легче, чем почти 1800 кг/км в решении, предложенном Томсоном и Брайтом. Медный сердечник был обернут в три слоя гуттаперчи — латексного материала, который производят из смолы деревьев с тем же названием. Затем изолированный сердечник покрывали просмоленной пенькой и обматывали железной проволокой. Готовый кабель был около 16 миллиметров в диаметре.
В то время ни одно судно не могло нести весь необходимый подводный кабель, поэтому груз был разделен между двумя военными кораблями, HMS Агамемнон и USSF Ниагара, оба из которых были переоборудованы для перевозки груза. Потребовалось три недели, чтобы загрузить весь кабель. Поглазеть на это зрелище собирались толпы людей, а событие активно раздувалось в прессе в обоих частях света.
Разматывание кабеля на корабле Агамемнон.
Конечно, наличие двух кораблей означало, что в какой-то момент они должны будут встретиться и соединить части кабеля. И вновь возникли разногласия по поводу того, как это лучше сделать.
Брайт высказался за то, чтобы соединить кабель в середине океана, а затем направить корабли в противоположных направлениях, разматывая кабель в воду. Уайтхаус и другие электрики предложили начать прокладку кабеля в Ирландии и срастить обе половины после того, как будет проложена первая. Этот план позволял иметь непрерывный контакт с берегом, что давало возможность постоянно тестировать кабель. С другой стороны, преимущество плана Брайта заключалось в том, чтобы сократить время прокладки кабеля вдвое, тем самым уменьшая вероятность нарваться на шторм в океане.
Директора компании изначально выбрали план Уайтхауса. Ниагара и Агамемнон встретились в Квинстауне, Ирландия, чтобы проверить части кабеля, временно подключив их концы. После успешной передачи тестового сигнала корабли направились в залив Валентия, чтобы начать свою миссию в сопровождении USS Саскуэханна и HMS Леопард. Также к флоту присоединились корабли поддержки HMS Эдвайс и HMS Циклоп.
Работа по прокладке началась 5 августа 1857 года. Первая часть, так называемый береговой кабель, был серьезно усилен для защиты от волн, течений, камней и якорей. Но менее чем в 10 километрах от берега кабель зацепился за часть оборудования для его прокладки и порвался. Флот вернулся в порт.
Один из кораблей поддержки вытащил оборванную часть, и члены экипажа срастили ее с оставшейся частью берегового кабеля на Ниагаре. Флот снова отправился в путь. Когда они полностью размотали весь береговой кабель, команда прикрепила его конец к океанскому кабелю и стала медленно опускать его на дно.
В течение следующих нескольких дней прокладка кабеля продолжалась. Между Уайтхаусом на берегу и Филдом, Морсом и Томсоном на борту существовала почти непрерывная связь, хотя Морс большую часть времени был недееспособен из-за морской болезни.
Маршрут, по которому прокладывали первый трансатлантический кабель.
Механизм прокладки кабеля работал с трудом. Кабель иногда сбрасывался с колеса, а смола от него скапливалась в канавках и ее приходилось счищать. Чтобы кабель выходил с контролируемой скоростью, требовалось постоянное регулирование тормозов механизма. Отдельный человек должен был постоянно балансировать ими с учетом скорости корабля и океанских течений. В отличную погоду и в штиль это было несложно. Но погода может быть переменчивой, а люди подвержены ошибкам.
Около 3:45 утра 11 августа корма Ниагары провалилась в ложбину между волн. Когда корабль снова поднялся на гребень, давление на кабель увеличилось. В этот момент тормоза должны быть отпущены, но это не было сделано. Кабель порвался и погрузился на безвозвратную глубину.
Филд сразу же после этого направился в Англию на борту Леопарда, чтобы встретиться с советом директоров АТК. Ниагара и Агамемнон оставались на месте в течение нескольких дней, чтобы попрактиковаться в сращивании кабеля с двух кораблей. Циклоп, который годом ранее провел первоначальное исследование маршрута, провел зондирование этого участка — увы, глубина оказалась слишком большой, чтобы пытаться достать кабель. Когда корабли вернулись обратно в Англию, их экипажи узнали, что проект был отложен на год.
В течение зимних месяцев Уильям Эверетт был назначен главным инженером и приступил к проектированию нового механизма подачи кабеля, уделив больше внимания тормозу и функциям безопасности. Экипаж также дополнительно тренировался сращивать и разматывать кабель. Томпсон же больше думал о скорости передачи и разработал свой зеркальный гальванометр, инструмент для определения тока в очень длинных кабелях.
Корабли снова отправились в путь следующим летом. На этот раз они решили следовать плану Брайта. Агамемнон и Ниагара должны были встретиться на 52°2' северной широты и 33°18' западной долготы, ровно на половине пути. В середине Атлантического океана они должны были соединить кабель и бросить его на дно океана. Агамемнон направлялся на восток из Ньюфаундленда, а Ниагара направлялась на запад из Ирландии.
Очевидно, что технологии середины 19-ого века не были настолько хорошими, чтобы противостоять не самой дружелюбной с точки зрения химии среде океана.
Хотя погода на момент отплытия была хорошей, она вскоре показала свой изменчивый нрав. В течение шести дней два корабля, нагруженные 1500 тоннами кабеля, болтались из стороны в сторону по океану. Хотя никто не погиб, 45 человек получили ранения, а Агамемнон к тому же оказался в 300 километрах от курса.
Наконец, 25 июня 1858 года Агамемнон и Ниагара встретились. Экипажи соединили кабель, и корабли отправились в обратный путь. Сначала они могли общаться по кабелю, но около 3:30 27 июня в обеих корабельных журналах был зарегистрирован сбой. Поскольку на каждом корабле все выглядело прекрасно, команды решили, что проблема была на другом конце кабеля, и корабли вернулись к месту встречи. Экипажи не хотели тратить время на расследование произошедшего, поэтому они решили отказаться от уже проложенного 100-километрового кабеля, и, начав с начала, корабли снова отправились в путь.
К 29 июня Агамемнон израсходовал почти весь кабель, хранящийся на палубе, что означало, что экипажу придется переключаться на главную катушку посреди ночи. Хотя зимой они практиковали этот процесс, удача была не на их стороне. Около полуночи кабель оборвался и снова был потерян. Как оказалось, шестидневный шторм повредил кабель, лежащий на палубе. На тот момент два корабля находились уже на расстоянии нескольких сотен километров друг от друга, так что кабеля на новую прокладку уже не хватало, и они направились обратно в Квинстаун, Канада, чтобы дождаться дальнейших указаний.
Филда это не остановило, но потребовалось немало усилий, чтобы убедить остальных членов совета директоров Атлантической телеграфной компании предпринять еще одну попытку. После стольких неудач нужно быть на редкость убедительным парнем, чтобы выбить еще один шанс на прокладку кабеля.
Корабли вышли из портов Канады и Ирландии в третий раз 17 июля 1858 года. На этот раз прокладка кабеля прошла без происшествий, и им наконец-то повезло с погодой. 29 июля Филд записал в своем дневнике, что два корабля соединили два конца кабеля в середине Атлантического океана и бросили его в воду на глубину 2745 метров, а затем каждый корабль направился к своему порту назначения. Теперь кабель общей длиной в 3200 км соединял канадский остров Ньюфаундленд с островом Валентия в Ирландии.
Основные телеграфные линии в 1891 году.
10 августа связисты уже отправляли тестовые сообщения, а 16 августа, после того, как королева Англии и президент США обменялись посланиями, кабель был официально запущен. Увы — проработал он недолго. В течении следующих недель связь по нему работала все хуже, а в сентябре 1858 года пропала совсем. За все время было передано 732 сообщения.
Причем кабель успел доказать свою необходимость на деле: британское правительство с его помощью послало телеграмму в Канаду, сообщив в ней, что восстание в Индии уже подавлено, и помощь двух канадских полков больше не требуется. Тем самым британское казначейство всего одним посланием окупило седьмую часть стоимости кабеля — именно столько стоил переброс двух полков через Атлантику.
Вина за неудачу была быстро повешена на Уайтхауса, главного инженера восточного конца кабеля. Он полагал, что чем дальше нужно отправить сигнал, тем выше для этого нужно напряжение, и поэтому он время от времени повышал его аж до 2000 вольт, чтобы усилить сигнал. Тем временем Томсон, главный инженер на западном конце кабеля, использовал свой зеркальный гальванометр для обнаружения и усиления слабого сигнала, проходящего через кабель.
В 1985 году историк и инженер Донард де Коган опубликовал статью, которая несколько оправдала Уайтхауса. Проведенный де Коганом анализ куска кабеля, который был использован при первой попытке прокладки, показал его плохое изготовление, в том числе тот факт, что медный сердечник не был центрирован в изоляторе и в некоторых местах был опасно близок к металлической оболочке. Кроме того, наблюдалось значительное ухудшение состояния гуттаперчевого изолятора. Де Коган предположил, что это, наряду с неправильным хранением в течение зимы 1857-58 годов, привело к тому, что кабель просто физически не мог проработать долго, а высокое напряжение, подаваемое Уайтхаусом, лишь усугубило ситуацию, ускоряя коррозию.
Трансатлантические кабели на 2014 год.
Думаете, Филда остановила эта неудача? Да как бы не так. И хотя большая часть спонсоров АТК отказались финансировать новый проект, британское казначейство по понятным причинам видело в нем потенциал и выделило деньги. Новый кабель был проложен со второй попытки в 1866 году с помощью крупнейшего корабля того времени — британского парохода Грейт Истерн водоизмещением 32 тысячи тонн. Общая длина кабеля составила уже 5100 километров, и проработал он несколько десятилетий. К слову, оборванный при первой попытке в 1865 году кабель все-таки был найден, срощен с недостающим фрагментом и после этого успешно функционировал еще много лет.
К 1891 году через весь мир были проложены десятки сверхдлинных кабелей, и два из них через Атлантику. Сейчас проложено полтора десятка трансатлантических кабелей, и именно благодаря им вы за какие-то пару сотен миллисекунд можете получить доступ к серверам в Америке.
И, что интересно, общая технология за 150 лет почти не поменялась: те же корабли-кабелеукладчики, те же огромные бухты кабеля, те же обрывы. Разумеется, сами кабели изменились до неузнаваемости, и порвать их стало гораздо сложнее, да и внутри вместо медных жил уже давно оптика, но все же, заходя на американский сайт за долю секунды, помните, с чего все это начиналось.
