„Sprekende” kabels in de diepzee
Door Ontwaakt!-correspondent op Hawaii
MEER dan een eeuw geleden haalde een visser voor de Franse kust zijn sleepnet binnen en ontdekte daarin een nieuw soort zeewier, zo dacht hij. Maar het vreemde was dat het een metalen kern bezat. En toen hij er een stukje afsneed om het zijn vrienden te laten zien, ruïneerde hij, zonder het te weten, een project van 10 jaar arbeid, waarin vele Engelse en Franse financiers, en de beide regeringen van de twee landen, meer dan twee miljoen gulden hadden gestoken: een onderwater-telegraafkabel door het Kanaal. Op 1 september 1850 was hij eindelijk gelegd. En de volgende dag al werd hij als ogenschijnlijk ’nieuw zeewier’ doorgesneden!
Telegraafkabels doorkruisen de zeeën
Tegen 1850 had de toen zes jaar oude telegraaf zich met grote snelheid over Noord-Amerika, Engeland en delen van Europa verbreidt. Onnoemelijke rijen telegraafpalen droegen de luchtlijnen van de ene plaats naar de andere, maar bij de kust was er een onherroepelijk halt. Veel briljante en inventieve geesten raakten door dit probleem geabsorbeerd. Hoe kon het worden opgelost?
De kabel door het Kanaal was onvoldoende beschermd geweest. Slechts de einden vlak bij de kust waren in loden buizen gevat. En hoewel hij wel functioneerde tot het moment dat de visser hem doorsneed, kwamen de signalen aan beide kanten erg vervormd binnen door vertragingen in de looptijd. Men besefte nog niet dat de eigenschappen van kabels onder water sterk veranderen, ook al zijn ze goed geïsoleerd. Dit probleem van signaalvervorming begon tal van kabelingenieurs bezig te houden. Maar in 1851 kwam er een echt gewapende kabel op de bodem van het Kanaal te liggen, die veel beter van kwaliteit bleek dan zijn voorganger. En het duurde niet lang of er lag ook een netwerk van kabels op de bodem van de Middellandse Zee, Europa verbindend met Afrika en de vele tussenliggende eilanden. Na dat succes richtten de gedachten zich automatisch op het overspannen van de zeebedding van de machtige Atlantische Oceaan.
De eerste transatlantische telegraafkabel
Hoewel Engeland technisch pionierswerk had verricht met betrekking tot het leggen van onderzeese kabels, was het toch de Amerikaanse zakenman C. W. Field, die er na herhaalde pogingen uiteindelijk in slaagde een transatlantische kabelverbinding tot stand te brengen. In de laatste fase van de kabellegging werd het een gezamenlijk Brits en Amerikaans project. Enkele van de bekendste financiers, oceanografen, telegraafdeskundigen en geleerden aan beide zijden van het water, werden bij deze onderneming betrokken. De talenten van deze mannen zouden onontbeerlijk blijken, gezien de diepe troggen die in het midden van de bodem van de Atlantische Oceaan voorkomen. Hier strekt zich de grootste bergketen op aarde uit — 1600 kilometer lang en 800 kilometer breed — volledig onder water.
Hadden Field en zijn medewerkers van tevoren geweten hoeveel jaren van financiële problemen en kabelpech er voor hen lagen, dan waren ze wellicht bij hun eerste pogingen gestopt. Constant werd het project geteisterd door het breken van kabels, slecht weer en het constant in de war raken van de kabel in het uitviermechanisme. Soms verloor men door een breuk een fortuin aan honderden kilometers reeds gelegde kabel op de zeebodem.
Ook moest het oude probleem van looptijdvertraging worden opgelost. Iemand zou moeten uitzoeken hoe lang een signaal erover zou doen om het andere einde van de kabel te bereiken en hoeveel elektriciteit er nodig zou zijn om de kabel te vullen voordat het signaal door zou komen. Dit is wel vergeleken met een waterbuis. Er moet door de buis een bepaalde minimumhoeveelheid water stromen voordat er aan het andere eind een redelijke hoeveelheid uitkomt. Er kan wel 20-maal zoveel elektriciteit nodig zijn om een onderzeese kabel te laden dan een telefoonlijn door de lucht.
Sir William Thomson (beter bekend als Lord Kelvin) schreef zijn beroemde „kwadraatwet” als resultaat van zijn onderzoekingen op dit terrein. In vereenvoudigde vorm, luidt zijn „wet” dat als de lengte van een zeekabel 10-maal zo groot wordt, het signaal 100-maal zal worden gedempt. Zijn oplossing van het probleem was de doorsnede van de geleidende kern te vergroten. Zijn nieuwe ontdekking werd echter genegeerd, en het slechte ontwerp van de eerste Atlantische kabel was medeoorzaak van het uiteindelijke falen ervan.
Maar op 5 augustus 1858 leek het karwei geklaard; de eerste transatlantische zeekabel verbond de continenten tussen Ierland en Newfoundland. Elf dagen later ging er een groet, bestaande uit 99 woorden over de lijn, afkomstig van de Britse koningin Victoria en bestemd voor president Buchanan van de Verenigde Staten. Na 16 1/2 uur waren de woorden volledig overgeseind. Helaas brandde de kabel minder dan een maand later door. Naar hedendaagse kosten gerekend, lag er nu 4 miljoen gulden aan privé-kapitaal nutteloos op de zeebodem! „De grootste prestatie van de eeuw”, zoals de onderneming wel was genoemd, was op een fiasco uitgelopen. Acht jaar zouden voorbijgaan voor Europeanen en Amerikanen weer via een telegraafkabel met elkaar contact zouden hebben.
Tijdens die tussenperiode gingen de twee Engelse kabelfabrikanten een fusie aan, waarmee zich ook oplossingen aandienden voor de vele kabelproblemen van vroeger. Er werd een nieuwe en beter beschermde kabel ontworpen — tweemaal zo zwaar (6350 ton) en met een geleidende kern die driemaal zo dik was als van de vorige kabel. Hij kon 16 kilometer verticaal in het water hangen zonder te breken. En voor de volgende poging was een schip beschikbaar dat zo’n reusachtige last volledig zelf kon torsen, zodat er niet zoals vorige malen twee schepen nodig waren. Dit vaartuig, de Great Eastern, bezat een tweevoudig voortstuwingssysteem bestaande uit twee grote, 18 meter hoge raderwielen, een schroef met een diameter van 7 meter, plus nog zes masten. Hiermee was het het meest wendbare zeeschip ooit gebouwd. Door één rad achteruit te laten draaien, kon men het schip een volledige slag om de eigen as laten maken.
Na nog twee onsuccesvolle pogingen kwam op 27 juli 1866 een werkelijk succesvolle kabel gereed, die Ierland met Newfoundland verbond. Maar op 1100 kilometer afstand van de nieuwe kabel lag er nog eentje verward op de zeebodem, met verloren gegane dreghaken — het restant van een mislukte poging de zomer daarvoor. Na 30 vergeefse pogingen wist men dit deel op te vissen en na het getest te hebben, met een nieuwe kabel te verbinden. Hiermee was ook de west-oost-verbinding voltooid. Toen de einden van beide kabels in Newfoundland aan elkaar werden verbonden, kwam er een onderzeese ringleiding van meer dan 6400 kilometer tot stand. Over die afstand konden duidelijke signalen worden verzonden. Een kleine batterij, bestaande uit een vingerhoedje met een paar druppeltjes zuur, was het enige dat nodig was om de kabel te laden! Sindsdien is de wederzijdse communicatie tussen de twee continenten nooit meer dan een paar uur onderbroken geweest.
Vanaf 1866 verspreidden de kabels zich met grote snelheid over de oceanen. Tegen het eind van de eeuw lagen er 15 kabels van de ene naar de andere kant van de Atlantische Oceaan. Bepaalde delen van deze oude kabels zijn nog in gebruik, na meer dan een eeuw dienst te hebben gedaan!
Oorlogsdoelen
Tal van afgelegen eilanden, zoals Cocos in de Indische Oceaan, Ascension in het zuidelijke deel van de Atlantische Oceaan, en Guam en Midway in de Grote Oceaan, zijn vanwege de onderzeese kabels die daar samenkomen, belangrijke strategische kruispunten in de wereldcommunicatie geworden. Met het gevolg dat deze eilanden in oorlogstijd belangrijke militaire doelwitten waren. De kabelstations en ook de kabels zelf stonden als eerste op de lijst om vernietigd te worden. De enige twee kabels die Duitsland in 1939 bezat, werden minder dan 24 uur na het begin van de Tweede Wereldoorlog doorgesneden. Een Britse mini-onderzeeër sneed in 1945 de kabels van Saigon naar Singapore en van Saigon naar Hong Kong door. Deze strijd om de kabels op de zeebodem duurde de gehele oorlog voort.
Kabelvijanden
De uitvinder van de kabel, de mens, is ook de grootste vijand ervan gebleken, niet alleen in oorlogstijd, maar bovendien en nog vaker, in vredestijd. Sleepnetten van trawlers en ankers van allerlei schepen hebben al heel wat schade aangericht. Ook corrosie, scherp getande vissen, rotsboorders en natuurverschijnselen staan op de gevarenlijst.
In 1888 vond er bij Australië een zeebeving plaats, waardoor gelijktijdig drie kabels naar dat continent stuk sprongen. Onderwater-vloedgolven die zijn opgewekt door aardbevingen en een beginsnelheid hebben van 80 kilometer per uur, kunnen kabels gemakkelijk breken. In 1929 brak een vloedgolf het grootste deel van de kabels tussen Europa en Amerika. In snelle opeenvolging knapten ze de een na de ander. Het vergde zes maanden om de schade te herstellen, met een verlies van meer dan 3 miljoen gulden voor de kabelmaatschappijen.
Diverse landen bezitten en onderhouden kabels en kabelschepen. Overal doorkruisen deze schepen de wereldzeeën om de schade aan kabels te herstellen. Het ophalen en repareren van een beschadigde kabel is lang niet meer zo moeilijk als het eens was. Er is thans elektrische apparatuur beschikbaar waarmee de breuk kan worden gelokaliseerd. Het schip vaart dan naar die plek, zet een markeerboei uit en dan kan het dreggen beginnen.
De telefoon gaat onder water
Na de geboorte van de telefoon in 1875 werden er pogingen ondernomen om dit nieuwe instrument hetzelfde bereik als de telegraaf te geven. En bijna onmiddellijk begonnen de problemen die eerst de telegraafmensen hadden geplaagd, nu ook voor de telefoon-ingenieurs een bron van kwelling te vormen, maar dan in verhevigde mate. De grootste moeilijkheid was weer het oude probleem van signaalverstoring en -vertraging. Vanwege de grote ingewikkeldheid van de menselijke spraak gingen er vele jaren van intensieve studie en uitgebreid ingenieurswerk overheen voordat er via de onderzeese kabels gesprekken konden worden gevoerd van de huidige kwaliteit.
Ondertussen kwam in 1896 de radio tot bestaan, waarna ook heel snel de kortegolfradio werd ingevoerd. Deze geheel nieuwe en onverwachte methode van lange-afstandcommunicatie ging „de grootste bedreiging” voor de onderzeese kabel vormen. Via de kortegolfradio overbrugde de menselijke stem reeds de Atlantische Oceaan 40 jaar voordat de eerste succesvolle transatlantische telefoonkabel was gelegd. Van 1927 tot 1956 was de radio de enige manier om menselijke spraak naar de andere kant van de oceaan te zenden. Het succes van de radio was echter beperkt, omdat het gebruik ervan vrijwel geheel afhankelijk was van goed weer. Soms duurde het dagen voordat er boodschappen konden worden overgezonden. Maar in de radio-communicatie werden grote vorderingen gemaakt en een groot deel van deze technische kennis heeft weer bijgedragen tot het succes van de telefoonzeekabel.
Transatlantische telefoonkabels
Het eerste transatlantische telefoonkabelsysteem bracht een verbinding tot stand tussen Newfoundland en Engeland en werd in drie fasen gelegd. Elk eindstuk werd met röntgenstraling gecontroleerd om er zeker van te zijn dat er niet het geringste defect aan was. Er rezen wel enkele problemen, vooral door de orkaan Ione, maar die waren toch vlug overwonnen. Het twee-kabelsysteem was een reusachtig succes toen het in 1956 tot voltooiing kwam. Om de ca. 65 kilometer is er een onderzeeversterker aangebracht die de oostwaarts gaande signalen versterkt (eenenvijftig in totaal). En ongeveer 40 kilometer daarvandaan ligt de andere kabel, met een even groot aantal versterkers, die de signalen westwaarts voert. Het leggen van deze kabelverbinding verwekte een explosie van kabellegactiviteit over alle zeeën.
Later maakte een ingenieuze elektronische uitvinding (bekend als TASI: Time-Assignment Speech Interpolation, vrij vertaald: de opvulling van spreektijd) en transistors het mogelijk het aantal gesprekken per kabel te verdubbelen. Dit snel reagerende apparaat trekt voordeel van alle pauzes in gewone gesprekken en benut die om andere gesprekken door te sturen. De kabel van 1956 had 36 telefoonkanalen. Maar denk eens aan de mogelijkheden die recente kabels bieden, zoals de kabelverbinding die sinds 1976 de Verenigde Staten met Frankrijk verbindt. Hierover kunnen 4000 gesprekken worden gevoerd, en met TASI nog eens dubbel zoveel!
De „Pacific Voiceway”
Al in 1903 kwam er een telegraafverbinding tot stand tussen de Verenigde Staten en Hawaii. Met behulp van een kleine lier werden de uiteinden van de kabels op het Waikiki-strand getrokken. En al zeven jaar na de uitvinding van de telefoon werd Hawaii’s eerste telefoonmaatschappij opgericht. Maar het duurde tot 1931 voor men vanuit Hawaii met behulp van kortegolfradio over lange afstand kon telefoneren. Met de voltooiing van de 3800 kilometer lange kabel van Californië naar Hawaii in 1957, kwam de zogenaamde „Pacific Voiceway”, de eerste telefoonverbinding met het vasteland, tot stand. Dit project van 36.000.000 dollar betekende een sterke vergroting van de telefooncapaciteit, die voordien uit 14 radiokanalen had bestaan. Nu kostte het nog maar acht seconden om via Alaska een glasheldere verbinding met Londen tot stand te brengen. Ook deze kabel was ingericht voor 36 kanalen. Interessant is wat een functionaris bij de opening zei: „Het zal maar zelden gebeuren dat er zoveel mensen met het vasteland willen bellen dat alle kanalen voortdurend bezet zullen zijn.” Wat had hij het mis!
Zeven jaar later kwam er een 8500 kilometer lange en 80 miljoen dollar kostende kabelverbinding met de Oriënt tot stand, via Hawaii — de eerste rechtstreekse telefoonverbinding van de Verenigde Staten met de Oriënt. Tegen die tijd was het mogelijk voor zowel de heen- als de teruggaande signalen één kabel te gebruiken. Deze kabel is geschikt voor 128 kanalen, en kan met TASI 256 gesprekken tegelijk verwerken. Bij dit bijna ongelooflijke project waren allerlei deskundigen betrokken, natuurkundigen, technici, chemici, oceanografen, vulkanologen, visserijdeskundigen en duikers. En niet zonder reden, want de Grote Oceaan bevat gevaren die de Atlantische Oceaan niet heeft — vulkanen, koraalriffen, vloedgolven en de diepste troggen ter wereld. De Marianentrog, de diepste trog waarvan men het bestaan weet, tussen Guam en Midway, heeft een diepte van meer dan 11 kilometer en kon bij het leggen van de kabel niet worden vermeden. Vanaf San Luis Obispo (Californië), loopt de kabel via Hawaii, Midway, Wake en Guam naar Japan. Op het ogenblik is het mogelijk automatisch vanuit Honoloeloe naar de meeste steden op het Amerikaanse en Europese vasteland te bellen. En vanuit New York kan men door het draaien van een nummer van 14 cijfers elke privé-woning in Japan bereiken.
Modernisering en praktijk
Ondertussen hebben een hele serie nieuwe vindingen het kabelleggen gerevolutioneerd. Er zijn speciale schepen voor gebouwd. En er zijn verbeteringen uitgevoerd, niet alleen aan de kabel, maar ook aan de zend- en ontvanginstallatie. De onderzeeversterkers zijn gestroomlijnd. In plaats van met triode-buizen zijn ze nu uitgerust met transistors. Eén enkele kabel kan nu de twee vervangen die vroeger nodig waren. En behalve telefoon- en telegraafboodschappen kunnen via deze kabels ook televisiebeelden en een grote hoeveelheid elektronische gegevens worden verzonden.
Bovendien zijn de communicatiesatellieten geen bedreiging voor de onderzeese kabels gebleken, zoals aanvankelijk was gevreesd, maar zijn ze veeleer een stimulans geweest voor extra gebruik van de kabels. Vanwege hun toename in aantal en kwaliteit hebben kabels bijgedragen tot het ontstaan van een ware explosie van communicatie.
De kosten zijn drastisch naar beneden gegaan. In 1957 bedroeg het goedkoopste nachttarief voor een gesprek van Hawaii naar Californië nog $5,25 voor drie minuten. Nu is men nog maar 80 dollarcent kwijt. En in plaats van 16 1/2 uur kost het nu nog geen tiende van een seconde om een boodschap over diezelfde afstand over te brengen. Dus waarom geen gebruik gemaakt van deze kabels in de diepzee, die uw dierbare ver weg op nog geen seconde afstand brengen?