跨越大西洋海底的电缆工程

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  如果说20世纪的伟大科学成就莫过于航天史上的人类登上了月球,那么19世纪就应首推大西洋海底电缆敷设。当时,媒体对敷缆工程的报道连续达十余年之久,许多著名画家以此为素材创作了多幅作品,数十个国家发行了纪念邮票。
  在横跨大西洋的海底电缆敷设工程开始之前,虽然在某些较小的海域已经敷设了电缆,诸如1832年完工的纽约港海底电缆;1851年的英吉利海峡电缆;1854年的地中海和黑海电缆等,但这些区域性电缆与大西洋电缆,都不能相提并论。从爱尔兰到美洲,相距3 200余千米,水深最深处达4 000米。有人曾在事前估计,完成这么巨大的海底工程,有关作业船只在大西洋往返至少得百余次,全部完工少说也需10年。
  大西洋海底电缆前期工程首先由英美两国分别派出军舰对水深和海底地形进行测量,拟定敷设电缆的海底路线。电缆要避开海底断层结构,否则电缆就会在断层中悬空。悬空的电缆自身重量所产生的拉力足以使其断裂。测量的结果出乎人们的意料,大西洋最深处(4 000余米)坡度不大,深度几乎是逐渐下降的。
  另外,英国电线工厂在6个月期限内生产出全部电缆。铁丝和铜丝的总长度达54万千米,缠绕电缆的纤维总长达50万千米,全部采用柏油浸透。这在当时技术水平和设备条件下,在这么短的时间内完成是相当不易的。电缆分别装在两艘船上。一艘是5 200吨的“尼亚格拉”号,是当时世界上最大的蒸汽护卫舰;一艘是3 200吨的“艾格梅南”号,也是著名的海军舰船。120个工人忙碌了整整3个星期才把电缆装上船。
  
  首 战 败 北
  
  1857年,横跨大西洋的海底电缆敷设工程正式开始,两艘停泊在爱尔兰港口的敷缆船受命起锚开航。“尼亚格拉”号计划从爱尔兰开始敷缆,船上电缆仅够全程的一半,因而要在大西洋的中途与“艾格梅南”号的电缆对接上,再由“艾格梅南”号敷完全程,与美洲大陆的电缆接口,“尼亚格拉”号在送行的喧闹声中缓缓驶出港口,敷缆作业正式开始。可是出师不利,在船刚驶出8 000米时,猛听得“喀嚓”一声,电缆被甲板上的放缆盘轧断,“吱溜”一声滑入了海中。“尼亚格拉”号不得不返回港口。为防止电缆再次被轧断,船速和放缆速度大大减慢。过往的船只不断把工程进展情况带给大西洋两岸激动的人们。船航行至离爱尔兰海岸约300千米处,随船的工程人员发现电缆中的电流突然消失,两个小时后才恢复正常。据推测,其时电缆可能下沉至一个深海沟里,下沉速度使电缆处于异常状态。不久电缆又长时间中断一次,一直到第二天清晨才恢复。第三天傍晚时分,工程人员发现绞盘放缆速度过快,船速也超过规定,于是想减缓速度。不料操之过急,制动效应产生的力作用竟使船尾升出海面。电缆经不起这猝然而至的拉力,“啪”的一声就断了,大约有550千米长的电缆留在了海底。此时,如果返回港口重新开始,余下的电缆已不够用了,因而被迫宣布终止敷缆。失败的消息不胫而走,一时间舆论大哗,怨声四起,攻击声甚嚣尘上。
  
  重 整 旗 鼓
  
  参与敷缆的科学家和工程师们顶住四面而来的逆风。他们毫不气馁,在详细研究了失败原因之后又重整旗鼓,对制动闸、电缆堆放和放缆盘等作了一系列改进。1858年,第二次敷设电缆作业又开始了。这一次采用与第一次不同的方法,即两船先同往大西洋中心,然后反向向两岸敷设电缆。6月26日,两船的电缆在洋中接头后,分别向欧洲和美洲驶去。但不幸的是,当“亚尼格拉”号驶出还不到5千米时,电缆就被机器挂断。两艘船又只得重新会合,电缆重新接头。但这次电缆又在相离100多千米时挂断。第三次虽然开始较顺利,两艘船各自都航行了300多千米。令人遗憾的是“艾格梅南”号船上的电缆又断了,连断缆的原因也无从查找,只见甲板上还残留着20余米的断头。欲再回头搞第四次吧,无奈电缆长度已不够用,只得悄然返航。
  接二连三的失败使一部分组织者灰心丧气了。他们纷纷宣布退出工程。但是,科学家和工程师们仍一如既往,坚持下去。仅仅一个月后,电缆敷设工程又开始了。两艘敷缆船在大西洋中途再次会合,对接上缆头,然后朝各自方向进发。两天过去了,一切顺利。8月5日,“尼亚格拉”号敷设完1 600千米电缆,率先抵达纽芬兰,看来已经成功一半,然而另一半仍然前途未卜。“艾格梅南”在驶往爱尔兰途中险象丛生。工程人员先是发现一段电缆破损,电线外漏。如果停船修补,电缆吊在船侧,万一有强风吹来,后果不堪设想。只能在航行中抢修,离这段电缆入海只有20分钟了。全船人员都紧急动员起来,好不容易在这段电缆下海前几分钟修补完毕。但事隔不久,又发现另一处电缆破损。接着海上起了风暴,阵阵逆风使船上燃料大量消耗。当晚风力有增无减,大有刮断电缆之势。船员和工程人员相互配合,机智灵活地操作制动设备,保障了电缆安全。风暴持续了5天5夜,直到“艾格梅南”号抵达爱尔兰才略见平息。电缆毕竟接通了。大西洋两岸的欢呼声此起彼伏,纽约市在狂欢,波士顿的几百门大炮在齐鸣,伦敦教堂的钟声终日不停……
  
  节 外 生 枝
  
  11天后,维多利亚女王亲自通过电缆给布坎南总统拍发了电报,以示对跨洲过洋电缆工程的祝贺。谁知,节外生枝,至第四个星期,电缆的电流戛然中止。爱尔兰外海400千米外的电缆断成两截。海底电缆通讯又一次成为泡影,人们愕然了。顿时声讨之声四起,大有“黑云压城城欲摧”之势:什么“跨洋电缆只是幻想”,什么“敷缆只不过是为了骗取钱财”,什么“让海洋科技去见上帝”等等。一时间,科学家和工程师们处于四面楚歌、进退维谷的境地。
  
  东 山 再 起
  
  科学家们的信心是坚定的,在一次又一的失败中,他们没有沮丧,面对崎岖的艰难险道,他们对反对者的无情抨击迎以几分讥刺的微笑。参加敷缆的科学家和工程师们从失败中看到了希望:电缆既然能畅通四个星期,也一定能畅通四个月、四年……于是他们东山再起,加强科研力量,一种高强度的新电缆在反对者的声讨中诞生了。它比原来的电缆粗3倍,每千米绝缘材料的重量从75千克增加到115千克,电缆外层保护层也作了改进。抗拉强度从3 000千克增加到7 300千克。敷设在沿海的电缆强度和直径都比一般的大3倍,以免船锚对其造成破坏。
  由于电缆总重量的增加,原先的敷缆船已不适用。当时世界上的“大东方”号是唯一可以装下这么多电缆的巨轮。5 000吨重的电缆堆放在船上,起码有6层楼那么高。这样,船只必然难以承受。后来想法把电缆分别堆放在船上三个不同部位,才解决了装船问题。不过装船的任务难度很大,整整化了5个月时间。
  1865年7月15日,“大东方”号起锚,敷缆作业又一次开始了。第一天进展顺利。可待到午夜时,船上的加侬炮轰响,发出紧急信号。原来工程人员发现电缆内的电流几乎减低到零。经测量,问题发生在已敷设的距离大约10英里处的电缆上,于是整整忙乱了两天才把10英里处的电缆拉回船上,结果发现一枚金属针刺在电缆上。排除故障后,电流恢复正常,“大东方”号又继续航行。不料4天后又发生了同样的问题,这次又在已敷设入海的电缆距船5英里处发现一枚针。接着又发现第三枚针。接二连三的刺针原来是从机器上带下来的。“大东方”号完成航程的一半后,人们脸上绽露出胜利在望的微笑,离纽芬兰只有1 000千米了。可就在这时,放缆机突然发生一阵刺耳的呼啸声,一个巨大的机器零件被电缆抛到甲板上。船在已经入水的电缆上方急剧颠簸,紧跟着一声震耳欲聋的爆炸声。电缆断了,断头眨眼就消失在波涛中,这一切,前后只不过几秒钟时间。船上所有的人都惊呆了。当他们明白所发生的事情时,全都失声痛哭起来。
  然而,科学家和工程师们却坚定地认为已经看到胜利的曙光。就在人们的哭泣声中,他们作出了一项惊人的决定:另行敷设一条电缆,同时把这条电缆断头打捞上来,双管齐下,两条电缆同时接通。新电缆旋即投入生产。电缆外表又增加了一层锌皮,既能防止金属针刺入,又增加了抗拉强度,并对敷缆机又作了改进加固。
  
  大 功 告 成
  
  1866年6月30日,“大东方”号再次满载电缆启航,进行具有历史性意义的伟大科学工程。新电缆敷设路线与上一条电缆平行,相距约50千米。船速保持5节。开始的4天一路风平浪静,敷缆工作相当顺利。但好事多磨,在进行到第五天时,电缆被机器缠住,幸亏“大东方”号及时减速,才避免了这次断缆故障。可天公又偏不作美,下起一场大雨。经过两个多小时的抢救,终于解开缠缆,敷缆工作又继续进行。不久,美洲大陆终于映入眼帘。在一阵欢悦的汽笛声中,电缆成功地接上了大陆。
  第一份电报从伦敦发往纽约。几天后,维多利亚女王和安德鲁·约翰逊总统相互致电祝贺大西洋海底电缆工程大功告成。
  
  比 翼 双 飞
  
  “大东方”号披红扎彩庆祝敷缆成功,但科学家和工程师们却认为,这项科学工程只成功了一半,另一半还躺在海底沉睡。于是,他们决定接通那条断缆,让它们“比翼双飞”。“大东方”号在纽芬兰补充了燃料,返航去找寻电缆断头。经过精密计算,确定了电缆断头处的确实位置。找捞工作相当艰巨。工程人员从4 000米水深的海底把电缆捞上水面,起码要承受20千米长的电缆重量。因而用一艘船和一根绳索是不能胜任这项工作的,于是又动用了另外两艘大船。每艘船都使用一艘抗拉力强度为27 000千克的钢索。作业一直进行到8月底,电缆断头依然躺在海底。3艘船燃料快要耗尽。在作业人员的不懈努力下,终于迎来了“柳暗花明又一村”。在第30次作业时,电缆断头被勾住了。这次工程人员决定改变作业方法,在把断头从海底向上拉高一半之后便挂在一个巨大的浮标上,然后“大东方”号沿着沉缆航行50千米,再设法把电缆勾住后拉出水面。全体作业人员都默不作声地紧张工作着。当电缆断头终于拉到船上时,疲惫不堪的人们发出了一阵欢呼声。一份电报立刻发回爱尔兰。当第二条电缆接到美洲大陆时,工程人员们情不自禁地吻着电缆,人们激动地把科学家和工程师们抛向空中,全都沉醉在胜利的喜悦之中。
  大西洋海底电缆把欧美两大陆连接了起来,伦敦皇家证券交易所的午时报价单几分钟内就可以发往美国。科学新闻、军事事件以及医学新发现和社会新闻等可瞬间漂洋过海。各界人士也一致赞美:大西洋海底工程是人类发展史上一个重要的里程碑。
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