最近读到一本好书《疯狂的投资》,讲述的是美国商人赛勒斯.菲尔德以及他的团队用海底电缆技术连接北美的纽芬兰岛到爱尔兰岛,经过数十年的努力,多次的失败,最终完成敷设大西洋电缆的壮举。这是一个160年前的疯狂故事,由此类比全球能源互联网的建设,可以得到很多借鉴和启发。让我们先从这条线路说起。
1.互联交流的需求推送了海底电缆的建设
信息传递和人类活动从来就很难同步,人类文明的不断进步,也伴随着不断追求信息的及时传递和沟通。在新闻瞬间即可传遍全球的今天,时间的延迟几乎是不可想象的,但在19世纪中期,它是活生生的现实。
1843年,塞缪尔.莫尔斯建起第一条电报线路,自此之后,这种“闪电式的传播线路”迅速发展,形成了巨大的通讯网络。截至1850年,西欧的小国几乎都已敷设了电报线。到了1861年,即便在幅员辽阔而又人口分布不均的美国,电报线也已经横穿大陆直到加州。由于地球表面将近3/4的面积都被水覆盖,人们很快开始考虑如何利用神奇的电报跨越水域传递信息。19世纪古塔胶的出现,使得电报电缆穿越海洋的构想具备了变为现实的条件。被古塔胶包裹的金属电线可以布设在海底,电流在其中畅行无阻。1851年11月,在英法之间的多佛尔海峡成功地铺设了最早的海底电缆,全长30公里。自上一个冰河世纪后,英国第一次与欧洲大陆相连,巴黎和伦敦终于可以信息同步。
这时已经有目光敏锐的商人已经看到商机,美国和遥远的欧洲之间横亘的大西洋使得两个大洲的交流最快也只能达到穿越大西洋的船舶的速度,而一根海底电缆的敷设让可以这个时代从此终结。
2.集聚了众多的合作者共同推动
美国企业家赛勒斯.菲尔德决心敷设一条跨越大西洋电缆,从北美的纽芬兰岛到爱尔兰岛。菲尔德以令人难以置信的热情和精力推动这项事业,他迅速与业界专家、政府、金融界建立了联系,在技术、法律、投资等环节步步跟进。政府、商人、学者大力支持,顶级的科学、工程、商业及其他相关领域的人才都参与了这一工程。在英国,短短几天就募集到了35万英镑的投资。大家对未来充满信心,坚信技术的发展会让自己的投资得到回报。越洋电缆就是那个年代的微软、谷歌和苹果,菲尔德就是那个年代的盖茨、佩奇和乔布斯。
菲尔德还那就请来当时最好的科学家任总工程师,成立多个攻关小组,一路前进。其中值得一提的是威廉.汤姆逊(WilliamThomson),他为大西洋海底电缆的建设解决了一个又一个工程技术难题。后来因为他在科学上的成就和对大西洋电缆工程的贡献,获英女皇授予开尔文勋爵衔,所以后世才改称他为开尔文。没错,就是开氏温标和开尔文(Kelvin,K)这个温度单位。
大西洋电缆的策划者
延伸阅读:首次国产500千伏海缆试验取得成果 将打破依赖进口瓶颈
技术交流 | 高等级海缆周转运输的重要性!
【涨姿势】全方位介绍电力电缆交接验收与运行维护!
【图说】十一张图让你彻底了解海底电缆
3.当时面临着很大技术挑战和难度
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。当时正常运作的海底电缆长177千米,深不超过548米,然而大西洋电缆需要的长度超过3200千米,深度达到4750米,有很多理论上和技术上的问题需要解决。铺设英吉利海峡电缆,风平浪静的一天就足够了。而跨越大西洋,当时的轮船差不多要航行三个多星期。不算铺设机械,单是整条跨洋电缆的重量就远远超过当时任何一条船舶的载重量。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。
4.需求和利益可以促使各方抛开政治阻碍和壁垒
这条大西洋海底电缆连接北美和英国,需要两个国家的支持才能开展工程建设。事实上,英国和美国克服了政治阻力,给予该工程很大支持。
首先是英国,菲尔德不仅在英国筹集到大量资金,他也认识到英国政府对大西洋电缆的成功也非常感兴趣。19世纪中期,日不落帝国早已名不副实。在伦敦,管理整个帝国是一个缓慢的过程:到加拿大需要两周,到印度要两个月,到新西兰需要3个月甚至更长时间。因此英国政府对信息及时沟通的需求非常迫切。英国政府同意提供船只帮助敷设电缆,同意一旦电缆开始运行,英国政府将每年支付1.4万英镑补贴。
美国方面,面临着更大的政治阻力。美国人灵魂深处“反英病”潜流,这种反应情绪从美国独立战争开始,一直到美国站在英国一方参加第一次世界大战才完全消失。反应情绪在南方更为浓厚,因为在独立战争中,班尼斯特•塔尔顿和帕特里克•弗格森率领的劫掠成性的英国士兵对美国南方造成了严重的破坏。田纳西州参议院詹姆斯•C•琼斯很坦率地说:“我不愿同英国或英国人扯上关系”。但有很多议员也看到了这项海底电缆事业的潜在价值,并努力促进这个议案的通过。最终这项议案仅以一票的优势在参议院通过,众议院也多不了几票。这一法案授予菲尔德的待遇与伦敦政府给予的条件基本相同,即同样的补贴、勘测和船只。
最终,英国政府为菲尔德提供了皇家海军最大的战舰之一“阿伽门农”号,而美国政府提供了排水量五千吨的战舰“尼亚加拉”号。这两艘是当时最大吨位等级的舰船,后来经过特殊改装,各自装一半的跨洋电缆。
实际上,这项大西洋电缆敷设工程,自始至终不仅是直接参与的英美两国间技术与商业的合作,还是一场外交盛会。按照安排,敷设成功时,在爱尔兰,电缆由美国船员拽上岸,正式交给女王的代表郡长官;在大西洋的另一侧,电缆则是由英国船员拽上岸。
大西洋海底电缆敷船
5.在建设中科学技术水平得到大幅提升
这项工程在建设过程不断改进电缆技术、电测技术、敷设技术、信号技术等,突破了一项项技术难题。不仅大大提高了通信的效率,还推动了科学技术的长足的进步。如1858年,汤姆逊受反光镜的启发,发明了镜式电流计电报机,终于解决了弱电流检测难题。这种电报机,灵敏度很高,给长距离电缆通信提供了实用的终端设备。威廉˙埃弗雷特用6个月的时间设计出新型敷设电缆使用的松缆器,新的制动装置能够根据环境来设定能够承受的最大的制动压力。电缆制造技术不断进步。古塔胶添加了一种新物质-查特顿绝缘膏,有了更好的性能。
在标准方面也有长足进步,在一次敷设失败后,调查委员的一个发现使得海底电报技术和整个电子工程技术有了飞跃的进展。这就是在测量电流和电阻这些基本量时缺少统一的单位,甚至这些术语也还没有标准化,一些含糊的表述如强度等也在使用,这使得那些对电子技术不太熟悉的人理解起来比较困难。调查报告公布后不久,查尔斯˙布莱特爵士和拉蒂默˙克拉克向英国科学进步协会提交了一份报告,建议为电子测试引入系统的标准,使用精确的表述。
6.建设过程曲折但最终走向成功
这项工程历经5次尝试后,耗时12年才实现。让我们来看看这五次曲折的历程:
第一次,1857年8月5日开始。由于绞盘发生故障,已经铺设的电缆像断线的风筝一样全掉进了海里。当时还没有合适的潜水技术,根本无法把掉进海底的线头重新拉上来。第一次尝试宣告失败。
第二次,1858年6月10日开始。在航行中受到强烈风暴的颠簸,大量的电缆被碰撞、刮擦,受到了严重的损害。铺设了200多海里后,电缆两端就再也不能互通信号了200多海里的电缆变成了废铁,第二次尝试又宣告失败。
延伸阅读:首次国产500千伏海缆试验取得成果 将打破依赖进口瓶颈
技术交流 | 高等级海缆周转运输的重要性!
【图说】十一张图让你彻底了解海底电缆
【涨姿势】全方位介绍电力电缆交接验收与运行维护!
第三次,1858年7月17日开始。8月5日,“尼亚加拉”到达纽芬兰海岸,“阿伽门农”也在同一天到达爱尔兰海岸。成功完成敷设,但几天之后海底电缆就断线,北美无法接收到欧洲传来的清晰信号。再次宣告失败。
第四次,1865年7月23日开始。拥有了新的电报技术和这艘排水量两万两千吨的巨轮“伟大的东方人”号,在离北美还有两天航程的时候电缆突然断裂,这第四次尝试再次失败。
第五次,1866年7月13日开始。电缆进行了大量改进,直径、重量、保护层、抗拉强度都得到提升,终于敷设成功,不久,又成功找到了上次失败的那条电缆,并且继续敷设成功。两条电缆把欧洲和北美紧密的联系在一起。
7.海底电缆的巨大成功和丰厚回报
在互联网、全球村的今天看来,海底电缆实现跨洋连接好像是理所当然的,但在当时,这就是时代的奇迹。大西洋海底电缆铺设成功,将欧美两大洲的通信时间由几天压缩至五分钟。菲尔德的成就远不止为自己获得了丰厚的利润,这条线路三年就收了五次敷设的投资,他也为一个世纪后的地球村打下了牢固的技术基础。
美国财政部长兼首席法官萨蒙.P.蔡斯肯定地说:“这是无愧于时代的伟大事业。”《疯狂的投资》这本书中称:如果说二十世纪人类最伟大的工程是登月,十九世纪则是铺设大西洋海底电缆。
随着这条线路的成功,掀起了世界范围建设海底电报电缆的热潮,一项项工程得以加快实施。通过一代人的努力,海底电缆技术已经将地球上的主要国家紧密相连。目前,全球90%以上的国际数据都是通过海底光缆传输,海底电缆铺设的历史已有整整160年。
目前全球海底光缆分布图
说完了这条大西洋海底电缆的建设历程,大家是不是也深有感触,与现在我们正在努力推动的全球能源互联网事业有很多相似之处:也存在很多难题,有技术方面、政治方面、工程方面,但值得期待的是,目前全球能源互联网正在取得越来越广泛的共识,很多国家和地区都有工程建设的需求,合作越来越深入。未来相信随着全球能源互联网建设中,通过各方的共同努力,克服困难,解决各种技术难题,将不断促进科技进步,实现巨大的价值和示范作用,迎来良好的发展局面。
延伸阅读:首次国产500千伏海缆试验取得成果 将打破依赖进口瓶颈
技术交流 | 高等级海缆周转运输的重要性!
【图说】十一张图让你彻底了解海底电缆
【涨姿势】全方位介绍电力电缆交接验收与运行维护!
原标题:从第一条大西洋海底电缆的建设看全球能源互联网