Tàu lắp cáp chuyên dụng René Descartes Ảnh: TelecomTV

Công nghệ ngày nay đã giúp cáp biển được lắp đặt an toàn hơn cũng như chất lượng cao hơn để chống chọi với các điều kiện khắc nghiệt.

Thách thức và tốn kém

Giữa năm 2015, chiếc tàu lắp cáp chuyên dụng René Descartes xuất phát từ phía nam Nhật Bản rải hơn 9.000km cáp đến tận bờ biển bang Oregon của Mỹ trong dự án cáp FASTER trị giá 300 triệu USD của Google.

Cả ba bồn chứa, mỗi bồn rộng 16m và cao 8m, chứa đầy cáp. Chỉ riêng việc đưa số cáp này lên tàu đã mất vài tuần bởi họ cần đảm bảo cáp không bị rối bởi nó có thể gây ra những rắc rối nghiêm trọng. 

"Thách thức lớn nhất là độ dài của cáp. Đây là lần đầu tiên chúng tôi lắp đặt cáp liền mạch ở khoảng cách xa như vậy" - kỹ sư Claude Le Maguer, người chịu trách nhiệm dự án, chia sẻ trên trang ITWorld.

Thông thường một con tàu chuyên dụng sẽ chở được khoảng 2.000km cáp. Để làm được như thế, tàu René Descartes được trang bị hệ thống định vị DGPS, chính xác hơn GPS, để lắp cáp đúng lộ trình, thiết bị xúc khổng lồ và robot chuyên dụng để lắp cáp ở vùng biển nông. Thông thường cáp được thả xuống vùng biển như vậy phải được chôn lấp để bảo vệ cáp khỏi neo thuyền, lưới đánh cá...

Việc lắp đặt các tuyến cáp khổng lồ dưới đáy đại dương sâu thẳm luôn là thách thức và tốn nhiều sức người, tiền của. Trước khi lắp đặt, các kỹ sư phải nghiên cứu bản đồ địa hình đáy biển để chọn đường đi tối ưu cho cáp. An toàn nhất là những nơi có đáy biển sâu và tương đối bằng phẳng, vì có ít nguy cơ va phải đá và các tác nhân ngoại lực khác. 

Khi đã xác định được đường đi dự kiến, một tàu chuyên dụng mới ra khơi để khảo sát thực tế nhằm đánh giá các nguy cơ môi trường như dòng hải lưu, khu vực hoạt động của núi lửa... Ngoài ra, do chính đặc tính truyền dẫn ánh sáng của cáp quang, cần đảm bảo giữ cáp được thẳng, tránh bị gấp khúc hay gặp phải vật cản.

Cuối cùng là sử dụng một tàu lớn để tiến hành lắp đặt cáp. Công đoạn này có thể mất nhiều năm và tiêu tốn hàng triệu USD. Chẳng hạn, dự án tuyến cáp MAREA xuyên Đại Tây Dương do Microsoft tài trợ kết nối Mỹ và Tây Ban Nha năm 2016 có tổng chiều dài 6.600km và nặng 4.650 tấn, tương đương khối lượng của 34 con cá voi xanh, mất hơn hai năm để lắp đặt.

Theo quy trình thông thường, một đầu cáp sẽ được nối từ trạm đặt trên bờ và kéo dài từ trạm cho tới tàu chuyên dụng đặt ngoài khơi. Tàu sẽ bắt đầu quá trình rải liên tục cho tới khi tới trạm tiếp theo ở bờ bên kia. 

Quá trình rải cáp thường được giữ bí mật và chỉ một số ít được biết như chính quyền thành phố nơi được lắp cáp, những người quản lý cảng tàu hay những công ty tàu thuyền thường xuyên qua lại khu vực.

Kỹ thuật hiện đại hơn

Bản thân những sợi cáp ngày nay cũng được thiết kế để chống chịu được điều kiện khắc nghiệt nơi đáy biển. Độ dày của sợi cáp phụ thuộc vào nơi nó sẽ được lắp đặt nhưng phải đảm bảo chịu được áp lực nước cực kỳ lớn hay nồng độ muối cao dưới biển.

Những sợi cáp quang biển được kết thành từ bó rất nhiều sợi cáp quang với lớp vỏ bảo vệ nhiều lớp để đảm bảo độ an toàn như nhựa PE, thép, nhôm, nhựa polycarbonate, đồng hoặc nhôm... Những sợi cáp hiện tại có thể có tuổi thọ lên đến 25 năm. 

Tuy nhiên, cáp quang không chịu được nhiệt độ thấp hơn -80oC và môi trường đóng băng quanh năm, vì vậy đến nay chưa có đường cáp quang nào kết nối khu vực Nam Cực.

Những cải tiến kỹ thuật cũng giúp cáp biển ngày nay truyền tải lượng dữ liệu lớn hơn qua đại dương với tốc độ tính bằng giây. 

Trong khi đó, chi phí lắp đặt cũng dần giảm xuống. Để so sánh, chuyên gia Jon Hjembo của Công ty nghiên cứu TeleGeography cho biết trên tờ International Business Times rằng những sợi cáp nối Đại Tây Dương đầu tiên tốn đến hơn 2 tỉ USD trong khi ngày nay chỉ còn... vài trăm triệu USD.

Chi phí còn phụ thuộc vào độ dài và phức tạp của tuyến cáp, chẳng hạn tuyến cáp nối giữa hai điểm sẽ ít tốn kém hơn tuyến cáp nối nhiều trạm ở nhiều quốc gia. Một số tuyến cáp ở Địa Trung Hải ngày nay chỉ tốn khoảng 90.000 USD/km trong khi tuyến cáp xuyên Thái Bình Dương nối Mỹ và châu Á trị giá 560 triệu USD mới đây tính ra chỉ 28.000 USD/km.

Cyrus Field, người mở đầu toàn cầu hóa - Ảnh: Inside Sources

Cyrus Field và chặng đường dài

Nhìn lại mạng lưới cáp biển ngày nay có thể thấy chặng đường phát triển vượt bậc của viễn thông toàn cầu trong hơn 150 năm qua kể từ khi nhà tài phiệt Mỹ Cyrus Field vượt qua những khó khăn, rào cản để nối liên lạc giữa hai bờ Đại Tây Dương. 

Từ sợi cáp thô sơ giúp liên lạc giữa Anh và Mỹ giảm từ vài tuần (đường tàu biển) xuống còn vài phút (bằng điện báo) vào những năm 1800, mạng lưới cáp viễn thông đã phát triển toàn cầu, xóa nhòa mọi khoảng cách địa lý gần như tức thì.

Mọi chuyện bắt đầu từ một ý tưởng táo bạo của Field vào năm 1854 nhằm lắp đặt một đường cáp điện báo xuyên Đại Tây Dương để rút ngắn thời gian truyền tin bằng đường tàu biển có thể mất đến nhiều tuần lễ. Đây là ý tưởng đầy tham vọng và tưởng chừng bất khả thi, Field, một tài phiệt giàu lên nhờ buôn bán giấy, vẫn quyết định dốc sức thực hiện. 

Ông thuyết phục các nhà đầu tư tài trợ cho tuyến cáp đầu tiên nối đảo Newfoundland với đất liền Canada nhưng gặp thất bại vào 1855 trước khi thành công vào 1856, theo trang Inside Sources.

Từ đây, ông đổ toàn bộ gia sản còn lại vào việc đưa cáp điện báo vượt Đại Tây Dương. Lần thử đầu tiên vào 1857 thất bại do trục trặc về máy lắp cáp và nhân lực thiếu kinh nghiệm. Lần thử thứ hai vào tháng 6-1858 cũng không thành công khi một cơn bão suýt đánh chìm tàu lắp cáp và làm đứt dây cáp. 

Nhưng do dây cáp không bị hư hại nhiều, lần thử thứ ba được tiến hành ngay sau đó vào tháng 7-1858 và đã thành công, giúp truyền tải bức điện tín xuyên Đại Tây Dương giữa nữ hoàng Anh Victoria và tổng thống Mỹ James Buchanan vào 16-8-1958.

Tuyến cáp bị đứt chỉ ba tuần sau đó và khi người ta còn đang tìm hiểu lý do thì nội chiến nổ ra ở Mỹ. Nhưng nỗ lực của Field không dừng lại. Năm 1865, Field tiếp tục gây quỹ và sử dụng tàu lớn hơn với các thiết bị lớn và dây cáp mạnh mẽ hơn để vượt biển nhưng cáp tiếp tục bị đứt. 

Ông vẫn kiên trì thử lại sau đó cho đến khi lắp được một tuyến cáp ổn định, tạo nền tảng cho mạng lưới cáp phát triển thành những đại lộ thông tin siêu tốc của ngày nay.

Đối với nhiều quốc gia, cáp biển là một phần hạ tầng quan trọng và các dự án cáp luôn là tâm điểm của những tranh chấp địa chính trị, kinh tế, xã hội, thậm chí quân sự trên toàn thế giới.

Kỳ tới: Cuộc chiến không tiếng súng

Những đại lộ 'siêu tốc' dưới đáy đại dương - Kỳ 1: Sợi cáp quang thay tàu đưa thư

TTO - Sợi cáp quang có thể truyền thông tin với tốc độ 99,7% tốc độ ánh sáng. Internet sẽ thế nào nếu không có cáp biển?