Podwodne „służby ratunkowe”, które utrzymują internet przy życiu

Źródło: Getty Images

18 listopada 1929 roku, kilka minut po godzinie siedemnastej, zaczęła trząść się ziemia. Niedaleko wybrzeża półwyspu Burin na południu Nowej Fundlandii w Kanadzie, trzęsienie ziemi o sile 7,2 na skali Richtera zakłóciło wieczorny spokój. Mieszkańcy początkowo zauważyli tylko nieznaczne uszkodzenia w postaci kilku przewróconych nasad kominowych. Jednakże w tym samym czasie przez powierzchnię morza przesuwała się niezauważona siła. Około godziny 19:30, 13-metrowe tsunami dotarło do wybrzeża półwyspu. 28 osób zginęło w wyniku zatopień lub ran spowodowanych przez falę.

Trzęsienie ziemi było druzgocące dla miejscowych społeczności, ale wywarło także długoterminowe skutki dalej na morzu, spowodowało bowiem podwodną lawinę błotną. Ówczesne źródła historyczne sugerują, że ludzie nie zdali sobie wtedy z tego sprawy, bo nie wiedzieli, że istnieje coś takiego jak podwodne lawiny błotne. Gdy osad zostaje wzburzony przez trzęsienia ziemi lub innego rodzaju aktywność geologiczną, powoduje to zagęszczenie wody i spływ osadu na dno niczym lawina na zboczu góry. Ta podwodna lawina błotna – tudzież prąd zawiesinowy, jak brzmi profesjonalna nazwa tego fenomenu – przepłynęła ponad tysiąc kilometrów od epicentrum trzęsienia ziemi z prędkością od około 90 do 130 km/h.

Pomimo tego, że lawina pozostała niezauważona, pozostawiła po sobie jasny znak. Na jej drodze stał ówcześnie najnowszy wynalazek technologii komunikacyjnej: transatlantyckie podwodne kable. Zostały one uszkodzone. Dwanaście z nich zostało uszkodzonych w razem 28 miejscach. Do niektórych z tych uszkodzeń doszło w niemalże tym samym momencie, co trzęsienie ziemi. Pozostałe jednak powstały na przestrzeni większej ilości czasu. Kable rozrywały się jeden po drugim w pewnego rodzaju tajemniczym falistym wzorze, od 59 minut po trzęsieniu ziemi do 13 godzin i 17 minut później, i to 500 km z dala od epicentrum. Jeżeli to trzęsienie ziemi samo w sobie było odpowiedzialne za uszkodzenie kabli, to wszystkie rozerwałyby się w tym samym czasie. Naukowcy zaczęli zastanawiać się więc: dlaczego tak się nie stało? Dlaczego kable rozrywały się pojedynczo?

Dopiero w 1952 roku badacze zrozumieli dlaczego kable rozrywały się po kolei, na tak szerokiej powierzchni i w odstępach czasowych, które wydawały się spowalniać wraz z dystansem od epicentrum. Odkryli, że przeszła przez nie lawina błotna, a ich uszkodzenia nakreśliły jej trasę przez dno morskie. Do tamtej pory nikt nie wiedział o istnieniu prądów zawiesinowych. Owe kable, dzięki swoim uszkodzeniom i istnieniu dokładnych danych, kiedy doszło do tych uszkodzeń, przyczyniły się do większego zrozumienia ruchów prądów oceanicznych zarówno pod powierzchnią wody, jak i nad nią. Spowodowały one potrzebę skomplikowanych prac naprawczych, ale dzięki zarejestrowaniu fascynującego naturalnego fenomenu daleko spoza zasięgu ludzkiego wzroku, przypadkowo posłużyły również jako narzędzie naukowe.

Przez następne dekady, wraz z rozwojem globalnej sieci kabli głębinowych, ich naprawa i konserwacja przyczyniły się do innych zaskakujących odkryć naukowych. Ułatwiły nam dostęp do całkowicie nowych światów i możliwość obserwacji dna morskiego jak nigdy wcześniej, jednocześnie pozwalając nam na rekordowo szybką komunikację między sobą. Nasze życie codzienne, zarobki, zdrowie i bezpieczeństwo stało się jednak przy tym dużo bardziej zależne od internetu – a co za tym idzie, od tej kompleksowej sieci podmorskich kabli. Co się więc dzieje, kiedy dochodzi do ich uszkodzenia?

Źródło: Getty Images
 

Jak podróżują nasze dane

Na dnie morskim znajduje się 1,4 miliona kilometrów kabli telekomunikacyjnych i obejmują one wszystkie oceany na planecie. Gdyby połączyć je wszystkie ze sobą, miałyby długość średnicy Słońca. Są też odpowiedzialne za transfer 99% danych cyfrowych. Biorąc pod uwagę ich ważność, są one zaskakująco cienkie – ich średnica wynosi często tylko lekko ponad 2 cm, czyli są podobne w szerokości do wężów ogrodowych.

Powtórka masowej awarii kabli z 1929 roku miałaby poważne konsekwencje dla komunikacji pomiędzy Europą, a Ameryką Północną. Jednakże, jak twierdzi Mike Clare, doradca ds. środowiska morskiego w organizacji International Cable Protection Committe, który bada wpływ ekstremalnych zjawisk na podwodne ekosystemy, „sieć jest w głównej mierze nadzwyczaj wytrzymała. Każdego roku kable doświadczają od 150 do 200 uszkodzeń, co, w porównaniu do całkowitej długości sieci, nie jest zbyt dużą liczbą. Gdy dojdzie już do uszkodzeń, to są w głównej mierze szybkie do naprawienia”.

W jaki sposób internet działa na tak cienkich kablach, a mimo to udaje się uniknąć katastrofalnych awarii?

Odkąd w XIX w. położono pierwsze kable, doświadczyły one wielu ekstremalnych zdarzeń środowiskowych, od podwodnych erupcji wulkanów do tajfunów i powodzi. Największe uszkodzenia nie są jednak powodowane w naturalny sposób. Większość z nich (70-80% w zależności od regionu na świecie) jest skutkiem przypadkowych działań ludzkich, takich jak opuszczanie kotwic czy zahaczanie o kable sieci rybackich, twierdzi Stephen Holden, kierownik konserwacji na terenie Europy, Afryki i Bliskiego Wschodu w firmie Global Marine zajmującej się inżynierią wodną, do której obowiązków należy zajmowanie się podwodnymi naprawami. Dochodzi do nich zwykle na głębokości 200-300 m (lecz rybołówstwo komercyjne stale stara się sięgać głębiej – w niektórych rejonach Północno-wschodniego Atlantyku do uszkodzeń dochodzi na głębokości 1500 m). Tylko 10-20% uszkodzeń jest spowodowanych naturalnymi zjawiskami i coraz częściej powstają one w wyniku ocierania się o kable noszonych przez prądy wodne skał (Clare dodaje, że legendą stała się teoria, jakoby to rekiny miały przegryzać kable. „Czasami rekiny rzeczywiście uszkadzały kable, ale od dawna się tak nie dzieje, jako że do produkcji kabli zaczęto używać Kevlaru, aby je wzmocnić”).

Znajdujące się w wodach głębinowych kable muszą być jednak cienkie i lekkie, aby ułatwić ich naprawę i odzysk. Wydobycie ogromnego, ciężkiego kabla z głębokości tysięcy metrów pod poziomem morza mogłoby go nadmiernie obciążyć. Kable znajdujące się bliżej linii brzegowej są lepiej chronione, bo grozi im większe prawdopodobieństwo zahaczenia przez sieci i kotwice.

Flota czekających w gotowości statków naprawczych

Jeśli wykryte jest uszkodzenie, na miejsce wysyłany jest statek naprawczy. „Wszystkie te okręty są rozlokowane w strategicznych miejscach na całym świecie, aby znajdować się od 10 do 12 dni drogi z dala od bazy do portu”, mówi Mick McGovern, wiceprezes operacji morskich w Alcatel Submarine Networks. „Ten czas jest przeznaczony na odnalezienie źródła problemu, załadowanie kabli i repeterów” – które wzmacniają siłę sygnału przemierzającego przez kable. „Biorąc pod uwagę rozmiar całego systemu, nie trzeba wcale długo czekać”. 

O ile naprawienie wszystkich szkód spowodowanych trzęsieniem ziemi w Nowej Fundlandii w 1929 roku zajęło dziewięć miesięcy, McGovern twierdzi, że współczesne głębinowe roboty naprawcze powinny trwać tylko tydzień lub dwa, zależnie od miejsca i pogody. „Jak na głębokość i miejsca, w których operujemy, to całkiem niezłe rozwiązanie”. 

Nie oznacza to jednak, że w takiej sytuacji cały kraj traci internet na tydzień. Wiele państw ma więcej kabli i szerze pasmo, niż oczekują tego minimalne wymagania, więc w wypadku, gdy niektóre kable zostają uszkodzone, reszta jest w stanie nadrobić. To zjawisko nazywa się redundancją. Dzięki niej, żaden z nas nigdy nie zauważyłby uszkodzenia pojedynczego podmorskiego kabla – w najgorszym wypadku ten artykuł być może ładowałby się dłużej o sekundę czy dwie. W ekstremalnych przypadkach redundancja jest jedyną rzeczą dzielącą kraj od kompletnego odcięcia od internetu. Trzęsienie ziemi o sile 7 na skali Richtera, do którego doszło w 2006 roku nieopodal wybrzeża Tajwanu, przerwało dziesiątki kabli na dnie Morza Południowochińskiego – ale kilka przetrwało.

Aby naprawić szkodę, statek naprawczy wykorzystuje bosak, tudzież kotwicę z hakiem, aby podnieść i przeciąć kabel, a następnie wyciągnąć go na powierzchnię i przeciągnąć przez dziób statku za pomocą wielkich zmotoryzowanych bębnów. Uszkodzona część jest następnie przenoszona do pomieszczenia wewnątrz statku, gdzie zostaje zbadana, naprawiona i przetestowana poprzez wysłanie sygnału ze statku na ląd, po czym jest zabezpieczana i przyczepiania do boi. W międzyczasie proces jest powtarzany na drugim końcu kabla. Po naprawieniu obu końców kabla, światłowody są łączone ze sobą pod mikroskopem, aby upewnić się, że wszystko jest trwałe. Następnie są one uszczelniane za pomocą uniwersalnego złącza, które jest kompatybilne z kablami dowolnego producenta, co ułatwia życie międzynarodowym zespołom naprawczym, jak wyjaśnia McGovern.

Zdjęcie: Getty Images
 

Naprawione kable są następnie zanurzane z powrotem w wodzie, a jeśli są to wody przybrzeżne, gdzie jest większy ruch morski, są też umieszczane w rowach. Zdalnie kierowane pojazdy podwodne (ROV), wyposażone w dysze o dużej mocy, mogą wydrążyć tunele w dnie morskim, w których kładzione są kable. Na głębszych wodach zadanie to wykonują pługi, które są wyposażone w dysze i ciągnięte po dnie morskim przez duże statki naprawcze znajdujące się powyżej. Niektóre pługi ważą ponad 50 ton, a w ekstremalnych środowiskach potrzebny jest większy sprzęt, jak w przypadku jednego zlecenia na Oceanie Arktycznym, które McGovern pamięta, że wymagało statku ciągnącego 110-tonowy pług, zdolny do zakopania kabli na głębokość 4 metrów i penetracji wiecznej zmarzliny.

Uszy zwrócone ku dnu

Układanie i naprawianie kabli doprowadziło do zaskakujących odkryć naukowych - początkowo nieco przypadkowo, jak w przypadku zerwanych kabli i lawiny, a później świadomie, gdy naukowcy zaczęli celowo wykorzystywać kable jako narzędzia badawcze. Te wnioski płynące z głębin morskich wyciągnięto podczas układania pierwszych kabli transatlantyckich w XIX wieku. Kładący kable zauważyli, że Ocean Atlantycki staje się płytszy w środkowej części, nieumyślnie odkrywając Grzbiet Śródatlantycki. Obecnie kable telekomunikacyjne mogą być wykorzystywane jako „czujniki akustyczne” do wykrywania wielorybów, statków, sztormów i trzęsień ziemi na pełnym morzu.

Uszkodzenia kabli dają całej branży „ zupełnie nową wiedzę na temat zagrożeń występujących w głębinach morskich”, mówi Clare. „Nigdy nie dowiedzielibyśmy się, że po erupcjach wulkanów pod powierzchnią morza występują osuwiska, gdyby nie powstałe uszkodzenia”.

W niektórych miejscach zmiany klimatyczne utrudniają sprawę. Powodzie w Afryce Zachodniej powodują wzrost wypłukiwania kanionów w rzece Kongo, co oznacza, że duże ilości osadów wpływają do rzeki po powodzi. Osad ten jest następnie wyrzucany z ujścia rzeki do Atlantyku i może uszkodzić kable. „Teraz wiemy, że kable należy układać dalej od ujścia rzeki”, mówi McGovern. Eksperci przewidują, że niektóre szkody będą nieuniknione. Erupcja wulkanu Hunga Tonga-Hunga Ha'apai w latach 2021-2022 zniszczyła podmorski kabel internetowy łączący wyspiarski kraj Tonga na Pacyfiku z resztą świata. Minęło pięć tygodni, zanim połączenie internetowe ponownie zaczęło w pełni funkcjonować, chociaż niektóre prowizoryczne usługi zostały przywrócone po tygodniu. Chociaż ta ogromna erupcja (wyrzucająca w powietrze chmurę popiołu na odległość 58 km) była niezwykle rozległym wydarzeniem, połączenie kraju wyspiarskiego w obszarze aktywnym wulkanicznie z internetem zawsze będzie wiązało się z pewnym ryzykiem, jak twierdzi Holden.

Jednak wiele krajów jest obsługiwanych przez liczne kable podmorskie, co oznacza, że jedna usterka, a nawet wiele usterek, może nie zostać zauważona przez internautów, ponieważ w sytuacji kryzysowej sieć może polegać na innych kablach. „To właśnie pokazuje, dlaczego istnieje potrzeba geograficznego zróżnicowania tras kablowych. Szczególnie w przypadku małych wysp w miejscach takich jak Południowy Pacyfik, gdzie występują burze tropikalne, trzęsienia ziemi i wulkany, kable są szczególnie narażone na niebezpieczeństwo, a wraz ze zmianami klimatycznymi różne obszary są dotykane na różne sposoby”. 

Ponieważ rybołówstwo i żegluga stają się coraz bardziej wyspecjalizowane, omijanie kabli może być łatwiejsze. Zdaniem Holdena, pojawienie się systemu automatycznej identyfikacji (AIS) na statkach doprowadziło do zmniejszenia liczby uszkodzeń spowodowanych kotwiczeniem, ponieważ niektóre firmy oferują obecnie usługę, w ramach której można zastosować ustalony wzorzec zwalniania i kotwiczenia. Jednak w rejonach świata, gdzie statki rybackie są zwykle mniej zaawansowane i obsługiwane przez mniejsze załogi, uszkodzenia spowodowane przez kotwice nadal się zdarzają. Clare dodaje, że w takich miejscach można informować ludzi, gdzie znajdują się kable i zwiększać ich świadomość: „Poprawne działanie internetu leży w interesie wszystkich”.