Cáp quang biển ‘mong manh’ như thế nào?

Cáp quang biển có tuổi thọ thiết kế 25 năm, nhưng liên tục phải chống chọi với tác động ngoại cảnh do thiên nhiên hoặc chính con người gây ra.

Cáp quang biển là hệ thống truyền dữ liệu chính hiện nay

Ngày 29.7.1858, hai tàu chiến hơi nước chạm trán nhau giữa Đại Tây Dương. Thay vì giao chiến, cả hai có nhiệm vụ kết nối 2 đầu của tuyến cáp dài 4.000 km để lần đầu tiên lục địa già châu Âu kết nối với Bắc Mỹ bằng điện tín. Hai tuần sau, Nữ hoàng Victoria của Anh gửi điện chúc mừng tới Tổng thống Mỹ James Buchanan, gọi đó là “sự hợp tác quốc tế vĩ đại” giữa hai quốc gia sau gần hai thập kỷ nỗ lực. Tin nhắn đó mất 17 giờ để truyền đi giữa hai bờ Đại Tây Dương.

Tròn 160 năm sau, vào năm 2018, tuyến cáp Marea đi vào hoạt động, kết nối Bilbao (Tây Ban Nha) và bang Virginia (Mỹ) với tốc độ truyền tải dữ liệu lên tới 160 TB mỗi giây, nhanh gấp 16 triệu lần so với tốc độ kết nối internet trung bình của hộ gia đình khi đó. Ngày nay, toàn cầu có khoảng 380 tuyến cáp quang biển kết nối các lục địa với nhau với tổng chiều dài cáp hơn 1,2 triệu km.

Theo CNN, cáp quang biển như một “lực lượng vô hình” thúc đẩy internet hiện đại, với lượng dữ liệu truyền đi qua đáy đại dương ngày càng tăng mạnh. Những năm gần đây, hàng loạt doanh nghiệp công nghệ lớn như Facebook, Google, Microsoft và Amazon không ngừng đầu tư vào hệ thống này. Hầu như tất cả kết nối và liên lạc ngày nay đều phụ thuộc vào cáp quang biển nhưng ít người biết hệ thống tồn tại.

Có hơn 1,2 triệu km cáp quang dưới đáy các đại dương

“Hầu hết mọi người đều ngạc nhiên khi biết rằng internet mà họ đang dùng vẫn phụ thuộc vào hệ thống cáp. Con người tiến tới kỷ nguyên di động và luôn tìm kiếm mạng không dây Wi-Fi. Họ không nghĩ gì hơn việc đó, không hiểu hệ thống hoạt động của khối lượng cáp khổng lồ liên kết với nhau. Người ta chỉ biết tới điều này khi cáp đứt, mạng bị cắt”, Byron Clatterbuck – Giám đốc điều hành Seacom, công ty viễn thông đa quốc gia phụ trách hạ thủy nhiều tuyến cáp kết nối châu Phi với phần còn lại của thế giới nói.

Trên thực tế, cáp quang biển trục trặc nhiều lần trong năm và số lượng sự cố do thiên nhiên gây ra không đáng bàn. Mỗi năm có khoảng 200 sự cố gián đoạn cáp quang biển xảy ra trên toàn cầu và đa phần trong số này là lỗi của con người.

“Hai phần ba số lần trục trặc cáp là do hoạt động của con người vô tình gây ra. Lưới, hoạt động đánh bắt cá, thả neo tàu biển trúng cáp… chiếm đa phần lý do trong các sự cố. Nguyên nhân lớn thứ hai là các thảm họa tự nhiên, đôi khi là động đất hoặc hiện tượng cát trượt dưới lòng đại dương”, Phó chủ tịch công ty nghiên cứu TeleGeography Tim Stronge chia sẻ.

Ví dụ, một trận động đất mạnh 7 độ richter tại bờ biển tây nam Đài Loan năm 2006 đã cắt đứt liên lạc của 8 hệ thống cáp quang biển, gây gián đoạn internet tại Đài Loan, Hồng Kông, Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc và Philippines.

Cá mập cắn cũng là một trong số các sự cố có “đóng góp” của thiên nhiên nhưng lý do vì sao loài động vật này lại thích “gặm” cáp thì vẫn còn nhiều tranh cãi. Một số chuyên gia cho rằng vấn đề xuất phát từ trường điện từ của cáp quang, số khác lại cho rằng chúng chỉ tò mò. Nhưng trong các loài sinh vật biển, cá mập là loại thích “gặm” cáp internet nhất, vì vậy một số công ty (trong đó có Google) đã bọc cáp bằng vật liệu chống cá mập.

Về mặt kết cấu, nhiều năm phát triển cùng đội ngũ kỹ sư thiết kế luôn áp dụng những phương pháp hiện đại và vật liệu phù hợp nhất cho hệ thống cáp. Vào thế kỷ 19, cáp biển gồm một lớp sắt bọc lấy dây thép, bọc trong cao su Ấn Độ, bọc thêm Gutta-perchar (một loại vật liệu sinh học tự nhiên, có tính đàn hồi như cao su, dẻo, không dẫn điện), tất cả bảo vệ lõi dây đồng gồm các sợi đan xoắn chặt vào nhau. Mỗi đầu nối trên cảng đất liền lại có thêm hệ thống dây bảo vệ phụ trợ.

Dù kết cấu đa lớp vững chắc, tác động từ hoạt động của con người và tự nhiên vẫn khiến cáp biển gặp sự cố liên tục

Tới những năm 1930, polyethylene ra đời và được sử dụng để thay thế cho cao su cùng gutta-percha nhưng phải tới năm 1945 hệ thống cáp đầu tiên ứng dụng vật liệu này mới được hạ thủy.

Ngày nay, cấu trúc một sợi cáp quang biển gồm lớp vỏ bằng polyethylene ngoài cùng, lớp thứ 2 là băng dính Mylar (một mặt làm từ đệm PET, Acrylic Adhesive, có nhiều lớp), tiếp đến là các sợi thép đan bao bên ngoài lớp nhôm chống nước. Lớp vật liệu thứ 5 là Plycarbonate rồi tới ống đồng (hoặc nhôm) để bảo vệ. Trước khi tới các sợi cáp quang ở trong cùng là một lớp thạch dầu hay mỡ khoáng (parafin mềm, một dạng hỗn hợp bán rắn của hydrocarbon).

Tuy nhiên, sự bảo vệ này không ngăn hệ thống cáp khỏi những trục trặc kể trên. Để xác định vị trí mỗi khi xảy ra sự cố, các trạm trên bờ sử dụng hệ thống đo kiểm điện tử với tốc độ trả kết quả nhanh chóng. Việc sửa chữa sẽ cần tới các tàu chuyên dụng và thời gian khắc phục phụ thuộc vào vị trí điểm xảy ra lỗi. Nếu đoạn lỗi nằm ở bề mặt vùng biển nông thì công việc sẽ đơn giản và ít tốn thời gian hơn. Nếu đoạn lỗi nằm ở vùng biển sâu sẽ cần tới quy trình xử lý phức tạp hơn.