Как интернет соединяет континенты: от морского дна до звёздного неба

Интернет устроен так, чтобы данные между миллиардами устройств разлетались по всему миру быстро и надёжно. Внутри стран для этого служат наземные оптоволоконные кабели, которые тянутся вдоль дорог, через города и села. Но как, чёрт возьми, ваш видеозвонок из Киева в Лос-Анджелес проходит почти без задержек? Ответ — система связи, что соединяет континенты со скоростью, от которой даже гепарду стало бы неловко.

И нет, это не про спутники, как думает половина интернет-пользователей. Почти 99% международного трафика бегает по подводным оптоволоконным линиям. Это такие себе цифровые артерии, протянутые по дну океанов.

• Таких кабелей насчитывается более 500.
• Их суммарная длина — 1,4 миллиона километров.
• Этого достаточно, чтобы обернуть Землю по экватору аж 32 раза!

Немного истории: как всё начиналось

Идею соединить континенты подводным кабелем сочли блестящей еще в 19 веке. Тогда, правда, речь шла о телеграфе. В 1858 году США и Великобритания проложили первый кабель через Атлантический океан, но радость длилась недолго: кабель проработал всего пару недель. эпик-фейл на миллионы долларов (по нынешним меркам)!

Сообщения тогда передавались со скоростью 1 бит в секунду — "Привет!" доходил за пару минут. Уже к 1866 году удалось разогнаться до 8 слов в минуту.

Сегодня, конечно, технологии на голову круче. Почти весь мировой интернет-трафик проходит через оптоволоконные кабели, проложенные по дну океанов. И только малая часть данных передаётся через спутники — в основном для отдалённых регионов или специальных задач.

Как прокладывают подводные кабели

Сначала учёные исследуют морское дно. Кабель не кладут абы куда — нужно обойти подводные горы, разломы и вулканы. Учитывается все - подводные течения, геология и даже миграция китов. Иногда проектирование занимает больше времени, чем сам процесс укладки.

Стоимость прокладки одного кабеля — миллионы долларов. Например, проект MAREA (длиной 6600 км), соединяющий США и Испанию, обошёлся в $250 миллионов.

Кстати, сам кабель — это не просто "проводок", а инженерный шедевр. Он защищен несколькими слоями: сталь, пластик, битум, ещё сталь. И только потом оптоволокно, по которому световые импульсы гонят данные со скоростью, близкой к световой. Диаметр всего-то 7 сантиметров, а прочности хватит выдержать коррозию, давление и зубы любопытных акул.

Оптоволокно прокладывается по океанскому дну с помощью специальных судов и подводных роботизированных установок. Корабль медленно движется по заранее спланированному маршруту, опуская кабель на дно океана и огибая все подводные горы и впадины. Иногда это происходит на глубине до 8000 метров, где давление такое, что сдавит танк. Несмотря на громоздкость процесса, кабель укладывается с ювелирной точностью. Даже небольшое отклонение от маршрута может привести к повреждению, если, например, он натянется слишком сильно на подводном склоне.

В среднем за день прокладывается по 10-12 км оптоволокна. Для этого используются подводные плуги, в также роботы, которые убирают мусор или камни с траектории кабеля. Глубоководные участки остаются неприкрытыми, а ближе к берегу кабель защищают — его, как выяснилось, так любят кусать акулы и цеплять рыбацкие траулеры.

Также каждые 50-100 км устанавливаются устройства, усиливающие сигнал. Иначе данные просто не долетят до пункта назначения. Кстати, за каждым подводным кабелем регулярно следят из космоса с помощью спутников. Ведь они невероятно надёжны, но все-таки неуязвимы. А ремонт – дело нелегкое и затратное. К примеру, поднять кабель с глубины 4000 метров и починить его обходится в $1-2 миллиона. А чинить приходится 100-200 повреждений ежегодно, это дело обыденное.

Кто финансирует интернет-сети между континентами

Главные игроки — IT-гиганты вроде Google, Meta (Facebook), Microsoft и Amazon. Эти ребята не просто владеют дата-центрами, но и инвестируют в прокладку подводных магистралей. Цена вопроса? В 2022 году объем рынка подводных кабельных систем составлял $12,58 миллиарда, прогнозируется, что к 2030 году он достигнет $30,50 миллиарда (по данным The Insight Partners).
К примеру, порядка $250 миллионов потрачено на кабель длиной 6600 км, что соединяет США и Испанию (пример проекта MAREA).

Один километр такой оптоволоконной магистрали стоит до $50 тысяч.

Причины повреждений подводных магистралей

Причины могут быть как вполне ожидаемые, так и экзотические.

• Любопытные дельфины. Эти умные морские млекопитающие часто играют в морских джунглях - используют кабели как игрушки, и нередко ломают их. В 2014 году было повреждено сразу несколько подводных кабелей вблизи Тайваня, и виновниками оказались… именно дельфины! Они, безусловно, милашки, но 10% интернета в регионе на пару дней "пропали".
• Якори судов. Не только морские животные могут привести к авариям. Иногда причины более приземленные — например, якори. Такие виды катастроф случаются чаще всего. Например, в 2008 году якорь одного из грузовых судов пробил подводный кабель, который связывал Мальту с остальной частью Европы. В итоге целый остров остался без стабильного интернета на несколько дней.
• Землетрясения. В 2004 году мощный подземный толчок в Индийском океане нарушил работу сразу нескольких магистралей, обрубив связь для 70% пользователей в Азии.

Карта подводных кабелей

А что там со спутниками?

Да, про Starlink Илона Маска все слышали. Эта сеть из тысяч низкоорбитальных спутников позволяет "раздавать" интернет в отдалённых регионах — на островах, в горах или пустынях. Правда, есть нюанс: скорость ниже, задержки выше, и стоит это дороже, чем привычные кабели. Но зато спутники работают там, где другие технологии бессильны.

На текущий момент (2024 год) Starlink охватывает более 95% поверхности Земли, где обитают люди, благодаря развертыванию десятков тысяч спутников. Но из-за некоторых технических особенностей все-таки существуют и мертвые зоны. Они составляют менее 5% и включают:

• полярные регионы;
• океанические пространства вдали от судоходных маршрутов;
• некоторые горные или труднодоступные зоны.

Именно системы Starlink обеспечивают наших непобедимых защитников — воинов Вооруженных Сил Украины — возможностью пользоваться надежной связью в самых удаленных и труднодоступных точках в условиях нынешней войны с ордой.

Кстати, Иран, Китай и Северная Корея запрещают использование Starlink на своей территории. Даже если спутники технически могут обеспечить покрытие, доступность все равно ограничивается местными законами.

Сейчас Starlink активно работает над расширением покрытия, включая запуск спутников следующего поколения с лазерными межспутниковыми связями, что уменьшает зависимость от наземных станций. Это должно сократить даже текущие мертвые зоны, особенно в океанах и удаленных регионах. 

Причины повреждения связи в космосе

• Солнечные бури. Мощные солнечные вспышки могут вызывать серьезные сбои в спутниковой связи. Например, в 2003 году одна из таких бурь остановила работу всех спутников связи по всему миру.
• Космические помехи. В 2008 году китайский спутник, оснащенный новейшими технологиями связи, случайно столкнулся с российским спутником. Это привело к серьезным сбоям, и восстановление связи заняло годы, а не недели.
• Метеориты и космический мусор. В 2016 году космический мусор повредил спутник, обеспечивающий связь в Африке. Космос — это не пустота, а «кладбище» старых спутников и обломков, которые могут вызвать сбои или даже вывести спутник из строя.

Будущее интернета: что нас ждёт?

• Масштабные спутниковые сети. Проекты вроде Starlink, OneWeb и Amazon Kuiper обещают сделать интернет доступным даже в самых отдаленных уголках мира.
• Развитие квантового интернета. Это новая технология, которая сделает коммуникации практически неуязвимыми для взлома.
• Подводные кабели нового поколения. Инженеры уже разрабатывают кабели, способные выдерживать десятилетия эксплуатации без поломок.

Почему это важно? Потому что современный интернет — это не просто мемы и YouTube. Это медицина, образование, экстренные службы и миллиарды важных процессов. В случае бедствия именно интернет становится спасительной связью.

Так что в следующий раз, когда отправите другу фото котика через океан, помните: где-то на дне морском крошечный луч света пролетает километры оптоволокна, огибая горы и впадины. Весь мир связан нитями — и, к счастью, не паучьими.

Сравнение скорости передачи данных

Скорости продолжают расти. В ближайшие годы ожидается появление кабелей с пропускной способностью 500 Тбит/с и выше, что сделает интернет еще быстрее и доступнее. Может быть, вскоре мы сможем скачивать фильм не за секунду, а за миг — пока вы моргнули, он уже на вашем устройстве.

ТОП аварий с подводными кабелями

1. Атака акул. Как выяснилось, акулы любят кусать подводные кабели. В 2008 году один из кабелей в Атлантике пострадал от зубов морского хищника. Учёные считают, что акул привлекает слабое электромагнитное поле кабелей. В результате исчезла связь в нескольких странах. На ремонт понадобилось несколько недель, ведь кабель пришлось поднимать с глубины 3000 метров. Именно с тех пор их стали оборачивать в особую броню.

2. Якорь против кабеля. В 2006 году танкер случайно сбросил якорь на подводный кабель в Гонконге. Оптоволокно было изрезано, как ножом масло. В итоге порядка 10 миллионов пользователей в Азии остались без интернета. А финансовые потери для провайдеров и банков составили $40 миллионов за сутки простоя, для ремонта понадобилось 10 дней.

3. Тайваньское землетрясение. В декабре 2006 года сильное землетрясение магнитудой 7,1 баллов повредило несколько подводных кабелей у побережья Тайваня. Почти вся связь между Китаем, Японией и США оказалась нарушена. Интернет-торговля в этих регионах остановилась на несколько дней, а скорость восстановления трафика была медленной из-за огромных нагрузок на резервные линии. Ремонтом занимались почти 2 месяца! Воды были слишком глубокими, что замедляло работы.

Немного фактов напоследок

• Самый длинный кабель из уже проложенных: SEA-ME-WE 3 (South East Asia – Middle East – Western Europe)— 39 000 км! Он соединяет Азию, Европу и Африку и настолько длинный, что мог бы почти обогнуть Землю по экватору (если немного постараться и добавить запас). Кабель соединяет 33 страны от Германии до Австралии.
• Самый короткий: Cross-Harbour Tunnel Cable (Гонконг) — всего 3 км. Эта "минюшка" проложена через гавань и соединяет два берега города.
• Проект 2Africa — это один из самых амбициозных проектов по прокладке подводного кабеля в истории человечества, его строительство на стадии завершения. Огибает практически всю Африку, общая длина – 45 000 км (больше длины экватора!). Кабель соединит 33 страны на 3 континентах: Африка, Европа, Ближний Восток и Азия. Оценочная стоимость проекта — 1 миллиард долларов США.

Карта проекта  2Africa

• Между Южной Америкой и Австралией нет ни одного прямого кабеля из-за огромных расстояний, высоких затрат и низкого трафика между регионами. Вместо этого данные идут через Северную Америку или Азию.
• Наибольшая концентрация подводных кабелей наблюдается: в Атлантическом океане (между Европой и США), где проложено более 400 кабелей и вокруг Европы. Европа — самый "оптоволоконный" континент.
• В 1999 году японский спутник связи Midori погиб из-за ошибки программного обеспечения. Проблема была в недоучтённой запятой в коде!
• На орбите сейчас около 8 000 спутников, из которых активно используется примерно 5 500, средняя продолжительность жизни спутника — 10-15 лет, но аварии случаются гораздо чаще.
• В среднем подводные кабели ломаются около 200 раз в год! Кабель у берегов Вьетнама (APG) — повреждают каждые 2-3 месяца из-за рыболовных сетей и случайных ударов якорями. 40% всех повреждений — рыболовные тралы, 20% — якоря судов, 8-10% — природные катастрофы (цунами, землетрясения), остальное – люди и животные.
• Говорят, что APCN 2 (Asia Pacific Cable Network 2), протяженностью 19 000 км, — самый дорогой проект, его стоимость около 5 миллиардов долларов США. Этот кабель соединяет 9 стран в Азиатско-Тихоокеанском регионе. Но почему так дорого? Он проходит через зоны с высокой вулканической активностью, что требует усиленной защиты.
• Самое быстрое строительство - магистраль "FASTER" (от Google). Этот кабель (запущен в 2016 году) протяженностью 11 629 км от США до Японии построили всего за 18 месяцев. Кто-то ремонты дома делает дольше!