Содержание
Как устроены трансокеанические подводные кабели связи — ООО «АБСЕЛ»
Вся наша планета крепко окутана проводными и беспроводными сетями различного назначения. Очень большая доля всей этой информационной паутины приходится на кабели передачи данных. И проложены они сегодня не только по воздуху или под землей, но даже под водой. Концепция подводного кабеля не нова.
Старт реализации первой столь амбициозной идеи датируется 5 августа 1858 года, когда государства двух континентов, Соединенные Штаты и Великобритания, наконец то были соединены телеграфным трансатлантическим кабелем, который пробыл исправным целый месяц, но вскоре начал разрушаться, и в конце концов окончательно порвался из-за коррозии. Связь по маршруту надежно восстановили лишь в 1866 году.
Спустя четыре года кабель из Великобритании проложили в Индию, соединив напрямую Бомбей и Лондон. В разработке проектов участвовали лучшие промышленники и ученые того времени: Уитстон, Томсон, братья Сименсы. Хотя данные события происходили полтора века назад, уже тогда люди создавали линии связи протяженностью в тысячи километров.
Работа инженерной мысли в этом и других направлениях развивалось, и в 1956 году с Америкой установили еще и телефонную связь. Линию можно было бы назвать «голосом через океан», подобно одноименной книге Артура Кларка, рассказывающей историю возведении этой трансокеанской телефонной линии.
Наверняка многим интересно, как же устроен кабель, предназначенный для работы на глубине до 8 километров под водой. Очевидно, этот кабель должен быть долговечным и абсолютно водонепроницаемым, быть достаточно прочным, способным выдержать огромное давление воды, не повредиться как в процессе укладки, так и при предстоящей эксплуатации на протяжении многих лет.
Соответственно, кабель обязан быть изготовленным из особых материалов, которые бы позволили сохранить приемлемые рабочие характеристики линии связи даже в условиях механических нагрузок растяжения, причем не только во время монтажа.
Рассмотрим для примера тихоокеанский оптоволоконный кабель от Google, протяженностью 9000 километров, соединивший в 2015 году штат Орегон и Японию для обеспечения возможности передачи данных на скорости 60 Тб/сек.
Стоимость проекта составила 300 миллионов долларов. Передающая часть оптического кабеля не отличается ничем необычным. Основная особенность заключается в защите глубоководного кабеля, с тем чтобы уберечь передающую информацию оптическую жилу во время ее эксплуатации по назначению на столь большой глубине, при этом максимально продлить срок безотказной службы линии связи. Рассмотрим последовательно все составные части кабеля.
Внешний слой изоляции кабеля изготовлен традиционно из полиэтилена. Выбор данного материала в качестве наружного покрытия не случаен. Полиэтилен стоек к действию влаги, он не взаимодействует с щелочами и растворами солей, присутствующими в океанской воде, также полиэтилен не вступает в реакции ни с органическими, ни с неорганическими кислотами, включая даже концентрированную серную кислоту.
И хотя в водах мирового океана содержатся все химические элементы периодической таблицы, именно полиэтилен является здесь самым оправданным и логичным выбором, ведь реакции с водой любого состава исключены, а значит кабель от окружающей среды не пострадает.
Применялся полиэтилен в виде изоляции и в первых телефонных линиях связи между континентами, возводимых в середине 20 века. Но поскольку в одиночку полиэтилен из-за своей естественной пористости не способен полностью защитить кабель, применяют и дополнительные предохраняющие слои.
Под полиэтиленом расположена майларовая пленка, представляющая собой синтетический материал, в основе которого полиэтилентерефталат. Полиэтилентерефталат химически инертен, стоек ко многим агрессивным средам, его прочность десятикратно превосходит полиэтилен, он устойчив к ударам и износу. Майлар нашел широкое внедрение в промышленности, в том числе в космической, не говоря уже о многочисленных применениях в упаковке, текстиле и т. д.
Под майларовой пленкой располагается арматура, параметры которой зависят от характеристик и назначения конкретного кабеля. Обычно это — жесткая стальная оплетка, придающая кабелю прочности и стойкости ко внешним механическим воздействиям.
Электромагнитное излучение кабеля способно привлечь акул, могущих перегрызть кабель, да и просто зацеп рыбацкими снастями может стать угрозой если арматуры не будет.
Наличие армирования оцинкованной сталью позволяет безопасно оставить кабель на дне, без надобности укладки в траншею. Армируется кабель в несколько слоев, равномерной намоткой проволоки, причем каждый слой имеет отличное от предыдущего направление намотки. Масса одного километра такого кабеля достигает в результате нескольких тонн. Но алюминий использовать нельзя, так как в морской воде он бы вступил в реакцию с образованием водорода, а это бы стало губительным для оптоволокна.
Но алюмополиэтилен следует за стальной арматурой, он идет как отдельный слой экранирования и гидроизоляции. Алюмополиэтилен — это комбинированный материал из склеенных вместе алюминиевой фольги и полиэтиленовой пленки. Данный слой почти незаметен в крупном объеме конструкции кабеля, ведь его толщина составляет всего порядка 0,2 мм.
Далее, для еще большего усиления кабеля, идет слой поликарбоната. Он достаточно прочен, при этом легок. С поликарбонатом кабель становится еще более стойким к давлению и ударам, не зря поликарбонат используют в изготовлении защитных шлемов. Кроме прочего поликарбонат отличается большим коэффициентом теплового расширения.
Под слоем поликарбоната расположена медная (либо алюминиевая) трубка. Она входит в конструкцию сердечника кабеля и выполняет функцию экрана. Внутри этой трубки находятся непосредственно медные трубки с заключенным в них оптоволокном.
Количество и конфигурация трубок с оптоволокном у разных кабелей могут быть различными, трубки бывают при необходимости надлежащим образом переплетены между собой. Металлические части конструкции служат здесь для питания регенераторов, восстанавливающих форму оптического импульса, неизбежно искажаемую при передаче.
Между стенкой трубки и оптоволокном находится гидрофобный тиксотропный гель.
Производство глубоководных оптических кабелей располагают обычно как можно ближе к морю, чаще всего возле порта, ведь весит такой кабель много тонн, при этом лучше собирать его из как можно более длинных кусков, хотя бы по 4 километра (вес такого куска — 15 тонн!!!).
Перевозить на большое расстояние столь тяжелый кабель — непростая задача. Для транспортировки по суше используют парные железнодорожные платформы, чтобы можно было свернуть весь кусок целиком, не повредив оптоволокно внутри него.
Наконец, кабель нельзя просто сбрасывать с корабля — в воду. Все должно быть экономически выгодно и безопасно. Сначала получают разрешение на использование прибрежных вод от разных стран, затем лицензии на работы и т. д.
После — делают геологическую разведку, оценивают сейсмическую и вулканическую активность в регионе прокладки, смотрят прогнозы метеорологов, рассчитывают вероятность подводных оползней и прочих неожиданностей в регионе, где будет лежать кабель.
Учитывают глубину, плотность дна, характер грунта, наличие вулканов, затонувших кораблей и других посторонних объектов, могущих помешать работам или потребовать удлинения кабеля. Только после тщательно выверенных деталей до мелочей, приступают к загрузке кабеля на корабли и к укладке.
Кабель укладывают непрерывно. Его транспортируют бухтой на корабле к месту укладки, где и спускают на дно. Машины с правильной скоростью разматывают кабель, сохраняя натяжение, пока судно следует по маршруту прокладки. Если кабель оборвется во время монтажа, его можно поднять на судно и тут же отремонтировать.
Прокладка подводных кабелей
Принято думать, что мировая информационная паутина – это нечто неосязаемое. И отчасти это так. Атмосфера планеты за последнюю сотню лет превратилась из банальной смеси азота и кислорода в густой бульон из радиоволн. Но не стоит заблуждаться – каждый бит информации, прежде чем стать эфирным электромагнитным излучением, обязательно проделывает неблизкий путь по проводам, большая часть которых проложена по океанскому дну.
Владимир Санников
Попытки соединить континенты проводами начались в первые же годы после изобретения самого телеграфа. В 1840 году английский профессор Уитстон представил на рассмотрение парламента проект прокладки подводного кабеля от Дувра к французскому берегу, но не получил согласия законодателей и, соответственно, денег.
Через два года изобретатель наиболее распространенной версии телеграфа Сэмюэл Морзе связал кабелем берега бухты Нью-Йорка и передал по нему сообщение. Тогда же он предсказал, что через недолгое время телеграф свяжет Старый Свет с Новым. Через десятилетие после этого компания братьев Джона и Джекоба Бреттов запустила телеграфное сообщение между Англией и Францией, проложив одножильный медный провод, одетый в гуттаперчу и стальную оплетку, под водами Ла-Манша.
Человеком, соединившим мгновенной связью Старый и Новый Свет, стал американский предприниматель Сайрус Филд, основавший в 1854 году «Нью-Йоркско-Ньюфаундлендскую и Лондонскую телеграфную компанию».
Вице-президентом стал известный нам Сэмюэл Морзе. Укладка кабеля началась в 1857 году при содействии правительств США и Великобритании, предоставивших для использования в роли кабелеукладчиков военные корабли: пароходофрегат «Ниагара» и парусно-паровой линкор «Агамемнон». На дно Атлантики было уложено 620 км кабеля, после чего он оборвался.
Следующая попытка была предпринята через год — «Ниагара» и «Агамемнон», соединив концы кабеля посередине океана, отправились в разные стороны. После нескольких обрывов корабли вернулись в Ирландию для пополнения запасов. Следующий старт — в июле того же года — принес успех, на который уже мало кто надеялся. Но… телеграф проработал около месяца и замолчал.
Неутомимый Филд вернулся к своей затее в 1865 году, зафрахтовав в качестве кабелеукладчика крупнейшее судно той поры — «Грейт Истерн». С него на дно было уложено три четверти линии, когда 2 августа кабель вновь оборвался и ушел на дно. Наконец, в 1866 году телеграфная линия пересекла Атлантику, а в самом начале прошлого века — безбрежный Тихий океан.
Вплоть до 30-х годов XX века главной проблемой межконтинентальных коммуникаций было низкое качество изоляции. Основными материалами для ее изготовления служили натуральные полимеры каучук и гуттаперча, сверху кабель обвивался броней из стальной проволоки, а на прибрежных участках броня иногда делалась двухслойной для защиты от якорей и рыбацких снастей.
Сегодняшние оптоволоконные кабели имеют многоуровневую защиту от едкой морской воды и механических повреждений. Пучок передающих волокон «плавает» в гелевом гидрофобном наполнителе внутри медной или алюминиевой трубки, покрытой слоем эластичного поликарбоната и алюминиевым экраном. Следующий слой- скрученная стальная проволока, обернутая майларовой лентой. Снаружи кабель одет в полиэтиленовую «рубашку». Другой вариант — кабель с профилированным несущим сердечником. В такой схеме до восьми оптических пар помещаются внутри каждого из шести экструдированных в полиэтиленовом шнуре каналов, заполненных гелем.
Пары защищены навитой майларовой лентой, медным экраном и толстой полиэтиленовой оплеткой. В центре шнура проложена толстая стальная проволока для придания кабелю жесткости. Гарантия на подводные кабели связи — не менее 25 лет.
Первая попытка использовать подводный кабель для передачи сигнала – тогда еще не телеграфного – была предпринята в России в 1812 году П.Шиллингом для подрыва с берега морских мин, снабженных электрическим запалом.
Первая попытка проложить телеграфный кабель под водой была предпринята в 1839 году в Индии. Восточно-Индийская телеграфная компания проложила кабель по дну реки Хугли, неподалеку от Калькутты. К сожалению, данные об использовании линии до нас не дошли.
Первый трансатлантический кабель, проложенный между в 1858 году, прослужил всего около месяца. Кабели 1865-66 гг служили без ремонта около пяти лет, а ряд секций кабеля 1873 года (Ирландия — Ньюфаундленд) — около девяноста лет.
К 1900 году в мире было проложено 1750 подводных телеграфных линий общей протяженностью около 300 тысяч километров.
Первая телефонная линия через Атлантику была уложена в 1956 году.
Самый длинный подводный силовой кабель проложен по дну Северного моря между г. Эемсхавен (Нидерланды) и Феда (Норвегия). Длина линии NorNed — 580 км, она рассчитана на 700 МВт. Эксплуатация началась в мае 2008 года.
Длина линии Unity, соединившей в 2010 году Японию (город Чикура) с западным побережьем США (Лос-Анжелес) по дну Тихого океана, составляет 10 тыс. км, пропускная способность – 7.68 Тбит/с.
Высоковольтные магистрали, связывающие с Большой землей острова, нефтяные платформы и ветряные электростанции, защищены еще лучше коммуникационных. Проводниками обычно служат три медные жилы, каждая из которых экранирована полупроводниковой лентой и толстым слоем изолятора из сшитого полиэтилена. Поверх изолятора проложен еще один экран, навита водонепроницаемая лента. Снаружи каждая токопроводящая жила закрыта герметичной свинцовой оболочкой и антикоррозионной полиэтиленовой оплеткой. Если в качестве основного изолятора используется этиленпропиленовая резина (ЭПР), свинцовый слой зачастую не используется в целях облегчения конструкции.
В состав современного силового кабеля обязательно включается как минимум одна оптоволоконная пара для передачи данных. Проводники и оптоволокно заливаются полипропиленом или полиэтиленом, покрываются лентой-усилителем, полимерной оплеткой, броней из стальной проволоки и еще одним слоем из полиэтиленовой пряжи толщиной не менее 4 мм. Как правило, такие кабели служат верой и правдой десятки лет. Быстрое развитие морской ветроэнергетики и нефтегазодобычи привело к тому, что в настоящее время все имеющиеся на планете восемь заводов по производству подводного силового кабеля работают на пределе мощности. И спрос на их продукцию только растет.
Дело техники
Итак, мировой спрос на трафик просто сумасшедший — по данным агентства Telegeography, с 2007 года он растет на 100% в год. Подводные линии электропередач разрастаются вместе с альтернативной энергетикой. Отличный кабель у нас имеется. Остается только соединить им острова и континенты.
Создание подводной кабельной системы — сложнейшая операция, выполняемая профессионалами экстра-класса в экстремальных условиях с хирургической точностью. Первым делом выявляется оптимальный маршрут. С помощью специальных судов, оснащенных гидролокаторами бокового обзора, подводными аппаратами с дистанционным управлением и акустическими профилометрами Доплера, океанологи исследуют участки дна, на которые вскоре ляжет нить. Тщательно фиксируются и анализируются высотный профиль маршрута, состав донного грунта, сейсмическая активность зоны, наличие и характер течений, естественных и искусственных препятствий в коридоре прокладки. По полученным данным составляется конфигурация линии и технологическая карта прокладки. На критически важные точки маршрута выставляются бакены, оснащенные GPS-передатчиками и радиомаяками. Лишь после этого в дело вступают суда-кабелеукладчики.
Серьезных различий между кабельными судами для прокладки силовых и коммуникационных линий нет.
Разница лишь в специфической оснастке. Кроме того, «силовики» обычно работают в прибрежных районах, а оптику тянут на тысячи километров в открытом море. Самые большие и производительные в мире суда, специализирующиеся на высоковольтных магистралях, — норвежский укладчик Skagerrak, принадлежащий компании Nexans, и Giulio Verne итальянской корпорации Prysmian Group. Cable Innovator из флотилии Global Marine Systems водоизмещением 10557 т не имеет равных среди «связистов» — он может взять на борт 8500 км оптического кабеля. Крупнейшие флотилии кабельных судов базируются в Тихом океане — восемь судов трудятся на американскую компанию SubCom и столько же на ее японского конкурента NEC. Характерные особенности кабелеукладчиков — малая рабочая осадка, не превышающая 10 м, обязательное оснащение системами динамического позиционирования и гидроакустической ориентации, а также чрезвычайно чувствительные движители, позволяющие регулировать скорость с аптекарской точностью. Современный кабелеукладчик оснащен многошкивной кабельной машиной-лебедкой, развивающей тягу до 50 т, спускающей кабель в воду со скоростью порядка 1,5 км/ч.
Кроме того, на борту имеются краны для погружения и подъема подводных аппаратов, устройства для сращивания и резки, водолазное оборудование и многое другое.
Аренда такого чуда техники тянет примерно на $100000 в сутки, тем не менее спрос превышает предложение. К примеру, кабелеукладчик Tyco Resolute компании SubCom, цилиндрические ангары которого вмещают 2500 км оптического кабеля, обеспечен работой на несколько лет вперед. То же можно сказать и о Skagerrak. Да и остальные не сидят без работы: рыболовные снасти, корабельные якоря, оползни и землетрясения, повреждающие подводные магистрали, держат эскадру кабельных судов в постоянной боевой готовности. Зафиксированы случаи разрыва кабеля из-за укусов акул и даже хищения десятков километров силовых линий пиратами. Только в Атлантике выполняется до 50 ремонтных операций в год. Но это дело техники…
На дно
Укладка любого кабеля начинается с суши. Эту ювелирную операцию обычно проводит команда опытных водолазов.
Кабелеукладчик подходит к берегу поближе, встает по заданному курсу и стравливает на воду требуемый отрезок «нитки», соединенный с вытяжным тросом, предварительно заведенным с берега через врытую в грунт длинную трубу. В ходе этой операции вытравленный кабель висит на поплавках во избежание критических перегибов и спутывания. Процесс вывода троса и кабеля на соединительный щиток контролируется визуально посредством телекамер — починить этот отрезок линии впоследствии будет гораздо сложнее, чем какой-либо другой. Проверка целостности кабеля подачей сигнала (или напряжения, если он силовой) происходит во время укладки в постоянном режиме. Если все в норме — труба замуровывается со стороны моря, из нее откачивается вода, а вместо нее внутрь подается антикоррозийная смесь ингибиторов, биоцидов, убивающих водные бактерии, и раскислителя, поглощающего кислород. Береговая укладка, несмотря на кажущуюся простоту, — самый долгий этап работ. Команде Бьорна Ладегаарда, инженера компании Nexans, понадобилось целых три недели, чтобы в январе этого года подцепить к сети силовую ветку на пляжах Майорки на участке всего около 500 м!
В открытом море все проще, но и там свои трудности.
Рельеф морского дна редко бывает достаточно удобным для так называемой свободной укладки, когда «нитка» опускается прямо на грунт. Так, силовую магистраль между Испанией и Балеарами пришлось зарывать на участке 283 км, в том числе на глубинах более километра. Еще 23 км были вырублены в скале!
В подводных дебрях незаменимые помощники инженеров — глубоководные аппараты с дистанционным управлением через шланг-кабель. Специалисты компании Nexans имеют в своем распоряжении три машины. Маленький и юркий CapTrack с комплексом датчиков, трансмиттером GPS, мощными прожекторами и телекамерами предназначен для оперативного мониторинга и точной укладки «нитки» на дно. На участках с экстремально сложным рельефом используется подводный бульдозер Spider с дополнительным «вооружением» в виде буровой головки, водометов и мощного насоса. Рука-манипулятор Spider может оснащаться целой кучей жутких инструментов, предназначенных для разрушения. Большую же часть работы на маршрутах выполняет траншейная машина Capjet со своим плугом-водометом.
Вскрытый грунт постоянно откачивается насосом из полутораметровой траншеи и подается за корму Capjet, засыпая уложенный кабель.
Когда на пути прокладки оказываются более серьезные препятствия, инженеры используют арочные системы перехода. Кабель в специальном рукаве подвешивается на заякоренных герметичных стальных баллонах, наполненных воздухом. При наличии «попутных» трубопроводов кабель закрепляется на них специальными клипсами. Если через трубы приходится «перешагивать», применяются бетонные мостики или защитные рукава, укладываемые в нужном месте подводными аппаратами. В зонах с устойчивыми донными течениями кабель, как и любое цилиндрическое тело, подвергается разрушительному воздействию вихревых вибраций. Постепенно эти незаметные глазу высокочастотные колебания разрушают даже железобетонные балки. Для борьбы с этой бедой «нитка» одевается в пластиковое спиралевидное «оперение». Чтобы предотвратить перетирание изоляции о скалистый грунт, используются мягкие полиуретановые маты или ленточные протекторы..jpg){kind=tracking}
Все операции по удлинению, разветвлению кабеля, установке на него усилителей и контрольной аппаратуры производятся на судне непосредственно перед укладкой данного участка на дно. На финише маршрута кабелеукладчик повторяет операцию по выводу магистрали на берег. После этого линия тестируется и запускается в эксплуатацию.
А не проще ли запустить на орбиту пару спутников, спросите вы? Не проще. Скорости не те — мегабиты в секунду для XXI века уже не годятся. Да и гигабиты — тоже. Подводные терабиты совсем другое дело…
Подводные кабели в Национальном морском заповеднике Олимпийского побережья: история, влияние и уроки управления
- Главная страница
- Наука
- Серия консервации
- Подводные кабели в OCNMS
В 1999 и 2000 годах два подводных кабеля были проложены плугом на морском дне через Национальный морской заповедник Олимпийского побережья для системы волоконно-оптической связи, пересекающей Тихий океан.
В то время не было опубликованных исследований воздействия прокладки подводного кабеля на обитателей морского дна биологические сообщества. Это затруднило управление ресурсами и разрешительные органы в определении соответствующих мер, связанных с этими установками. Разумным предположением было то, что рытье траншей, необходимых для закапывания кабелей, может разрушить донные сообщества. В результате разрешение на прокладку кабеля в Национальном морском заповеднике «Олимпик-Кост» потребовало проведения полевых исследований после прокладки для мониторинга воздействия прокладки кабеля на бентические среды обитания и биологические сообщества, а также степени восстановления с течением времени.
Обследование кабелей, проведенное по контракту с PCL в 2001 году, показало, что значительная часть каждого кабеля PC-1 в святилище не была закопана на глубину 0,6 метра, а значительная часть кабеля была не закопана или подвешена над морским дном. Затянувшиеся переговоры между PCL, Tyco, OCNMS, Инженерным корпусом армии США и племенем Маках привели к соглашению, требующему переустановки кабеля по всему убежищу.
Переустановка кабелей ПК-1 была завершена в 2006 г. Данные, проанализированные в этом отчете, взяты из исследований, проведенных в период с 2000 по 2004 г.
Программа мониторинга использовала подводный и дистанционно управляемый аппарат с экипажем для сбора видео и неподвижных изображений морского дна. В пострадавшем районе были собраны грейферы бентических отложений, чтобы охарактеризовать морское дно и проверить интерпретацию местообитаний в местах, где были доступны данные акустического картирования. Послеустановочные полевые исследования, проведенные сотрудниками заповедника, показали, что восстановление донных местообитаний и биологических сообществ происходит относительно быстро, от нескольких месяцев до нескольких лет, особенно в районах с зернистым субстратом. Наиболее длительными последствиями могут быть изменения физической структуры морского дна вдоль траншеи. Инвестиции в данные с более высоким разрешением на этапе планирования маршрута могут улучшить как прокладку кабеля, так и согласование ожиданий между инициаторами проекта и менеджерами морских районов.
Управляющие заповедником несут ответственность за баланс потребностей общества, экологического состояния природных ресурсов и учета существующих видов использования территории. Информация, представленная в этом отчете, содержит полезную научную информацию о бентических местообитаниях заповедника, а также о последствиях для управления и рекомендациях по мониторингу прокладки кабеля. Эффективное планирование маршрута кабеля может помочь определить области, подверженные значительным или постоянным воздействиям, которых можно было бы избежать во время строительства проекта. В районах, где конфликты между пользователями четко определены, например, там, где ведется донный промысел, рекомендуется проводить обследование подводных кабелей после установки, чтобы определить, где открытые кабели подвергают рыбаков риску зацепиться за снасти или повредить подводные кабели.
Ключевые слова
подводные кабели, среда обитания на морском дне, морской охраняемый район, национальный морской заповедник
Скачать
Скачать отчет
Подводные кабели и контейнерные перевозки: два непосредственных риска для экономики США в случае вторжения Китая на Тайвань
Одна из неопределенностей, с которой сталкивается мировая экономика, заключается в том, произойдет ли геополитический инцидент в Тайваньском проливе. Прямое вторжение Китая на Тайвань, провозглашение Тайванем независимости или случайное морское столкновение между Китаем и Тайванем или Соединенными Штатами — любое из этих событий может привести к кризису в Тайваньском проливе, который создаст две непосредственные угрозы для экономика США: (а) потенциальные сбои цифровых потоков от уязвимых подводных кабелей с посадочными станциями на Тайване и (б) задержка или срыв контейнерных перевозок в Тайваньском проливе, Южно-Китайском море и Восточно-Китайском море на пути к или из Соединенных Штатов.
Торгово-экономические последствия китайского вторжения на Тайвань могут легко превзойти последствия российского вторжения в Украину. Экономика Китая и Тайваня намного крупнее, чем экономика России и Украины (экономика Китая примерно в 10 раз больше, чем экономика России, а экономика Тайваня примерно в 4 раза больше, чем экономика Украины), а зависимость экономики США от Китая и Тайваня очень велика. больше не только по объемам торговли, но и по доле добавленной двумя странами стоимости в конечном спросе США. Тайвань также играет огромную роль в мировой индустрии усовершенствованных полупроводниковых микросхем, и сбои в поставках этих микросхем или в цифровых коммуникациях американских компаний с тайваньскими партнерами выведут из равновесия технологический сектор США и почти все отрасли, использующие усовершенствованные компьютерные микросхемы.
Вооруженные силы Китая, Народно-освободительная армия (НОАК), похоже, тщательно спланировали сценарии вторжения. Наш анализ данных из открытых источников выявляет стратегические интересы Китая: места, имеющие экономическое значение, потенциальные военные объекты и ключевую цифровую инфраструктуру, такую как посадочные станции подводных кабелей.
Морские маршруты для перевозки грузов в контейнеровозах легко найти. А вот инфраструктура для цифровых потоков (подводная кабельная сеть) менее заметна. Сотни тысяч миль кабелей проходят по дну океана, соединяясь с наземными станциями с электроэнергией и сетевой инфраструктурой для обеспечения надежной межконтинентальной связи.
Почти весь цифровой и интернет-трафик приходится на подводные кабели. Если кабель перерезан или посадочная станция повреждена (преднамеренно или нет), это напрямую влияет на поток этих данных.
По сравнению с последствиями вторжения России в Украину, ставки кризиса в Тайваньском проливе выше для экономики США, с повышенным риском для торговли товарами США и цифровых потоков. Экономические риски подчеркивают необходимость совместной работы Соединенных Штатов с властями Тайваня и другими союзниками и партнерами в Индо-Тихоокеанском регионе для повышения безопасности подводных кабелей и их посадочных станций, а также необходимость планирования на случай непредвиденных обстоятельств для контейнерных перевозок и важных промежуточных операций. ресурсы для производства и создания стоимости в США.
Мы не рассматриваем в этой записке возможность экономических санкций, таких как санкции Запада в отношении Китая или потенциальные контрсанкции Пекина в отношении Запада, или возможность вмешательства других великих держав.
В случае санкций или более масштабных конфликтов расходы для экономики США будут выходить за рамки сбоев в контейнерных перевозках или потери судов и цифровых потоков. Мы считаем, что сценарии, обсуждаемые в этом обзоре, находятся в нижней части спектра с точки зрения интенсивности или серьезности.
Данные из открытых источников иллюстрируют точки давления
Давно известно, что у Китая есть амбиции по захвату Тайваня, и он неоднократно заявлял, что не исключает возможности сделать это силой. Планирование НОАК сценариев вторжения представляется обширным и включает в себя широкий спектр подробных стратегий. Однако публичной информации о том, как будет происходить такое поглощение и насколько уязвимыми могут быть экономика и территория Тайваня, недостаточно.
Мы представляем новые данные от New Kite Data Labs, которые проливают свет на места или достопримечательности (POI) на Тайване, которые могут быть стратегическими приоритетами для Китая в экономическом или военном отношении (или в обоих случаях).
Эти доказательства могут указывать на то, какую документацию собирает НОАК, и подчеркивают риски для торговли товарами США и цифровой торговли с Тайванем и через него в случае кризиса в проливе.
Это новое доказательство представляет собой базу данных, оставленную без присмотра по адресу китайского интернет-протокола (IP) и полученную New Kite Data Labs в апреле 2021 года. IP-адрес принадлежит Hangzhou Alibaba Advertising Co., Ltd., мошенническому интернет-провайдеру. работает более миллиона IP-адресов для сторонних пользователей. Согласно информации, предоставленной нам Breadcrumb Cybersecurity и полученной с помощью платформ аналитики с открытым исходным кодом, этот IP-адрес был связан с несколькими злонамеренными инцидентами кибербезопасности в период с августа 2019 года.и октябрь 2021 г., ориентированный на США. Эти инциденты включают атаки вредоносного ПО Mirai, использующие протоколы управления и контроля над его целями.
База данных содержит 294 100 POI на Тайване, каждая из которых имеет широту, долготу, почтовый адрес и номер телефона, а также другую информацию.
Кроме того, 96 процентов местоположений помечены по типу. Эти типы сильно различаются и включают ресторан, парикмахерскую, школу, перекресток дорог, правительственное здание и военный лагерь.
Некоторые POI, такие как офисы компаний, работающих в индустрии программного обеспечения, могут представлять интерес для китайской организации в качестве бизнес-аналитики; они могут иметь отношение к китайским компаниям, ведущим бизнес на Тайване и, следовательно, конкурирующим с ними. Но другие POI, такие как военные объекты и общественная инфраструктура, скорее всего, будут представлять военный интерес, потому что эти места стратегически важны и уязвимы в кинетическом конфликте. Мы сосредоточимся на последних и визуализируем их на карте Тайваня на рисунке 1.9.0013
Во-первых, есть 183 военных POI (см. панель A), таких как военные базы, военные училища и военные городки. Примеры включают бригаду Хайфэн ВМС Китайской Республики, склад боеприпасов в Цишане (недалеко от Гаосюна), штаб командования военной полиции Китайской Республики и Учебный центр тылового обеспечения армии.
Во-вторых, существует 341 транспортная точка интереса (см. панель B), например, аэропорты, вокзалы и морские порты. Примеры включают международный аэропорт Таоюань, станцию Тайчжун Тайваньской высокоскоростной железной дороги и порт Гаосюн.
В-третьих, существует 550 POI, связанных с инфраструктурой информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) (см. панель C), такой как средства телекоммуникаций и объекты интернет-провайдеров (например, посадочные станции подводного кабеля). Примеры включают различные объекты Chunghwa Telecom, различные объекты Taiwan Mobile, штаб-квартиру Qualcomm Taiwan Corporation и офисы других поставщиков услуг ИКТ.
В-четвертых, существует 2 397 государственных POI (см. панель D), таких как правительственные учреждения и здания, от национального и провинциального уровней до уровня поселков и деревень. Примеры включают Бюро национальной безопасности (главное разведывательное управление Тайваня) и офис деревенского правительства на острове Орхидей (к востоку от главного острова Тайваня).
Точки интереса обширны, и их расположение разбросано по территории Тайваня, в том числе в малонаселенных районах. Данные свидетельствуют о том, что по крайней мере одна китайская организация, возможно, связанная с правительством, уделяет пристальное внимание множеству критически важных с экономической и военной точек зрения мест на острове.
Подводные кабели в цифровой экономике
Повседневная жизнь людей все больше зависит от беспроводной связи, но основой Интернета являются подводные кабели, проложенные по дну океана. История подводных кабелей восходит к 1820-м годам, когда Первые кабели были использованы для отправки электрического телеграфа от русского посольства в Мюнхене. Сегодня по дну океана проложено более 450 кабелей и более 1300 уникальных прибрежных посадочных станций (см. рис. 2). Эти сложные волоконно-оптические кабели отвечают за передачу почти всех трансокеанских данных и цифровых сообщений, таких как телефонные звонки, электронные письма и веб-страницы.
Несмотря на свою жизненно важную роль в цифровой экономике, подводные кабели удивительно уязвимы, а правила, обеспечивающие их безопасность, устарели. Наиболее очевидными угрозами являются физические, учитывая, что подводные кабели могут быть повреждены разными способами: от укусов акул, ударов корабельными якорями, сотрясения землетрясением, саботажа со стороны злоумышленников и т. д. В 2018 году кабель, соединяющий побережье Западной Африки с Европой, был поврежден. отключен по неизвестной причине, что затронуло шесть африканских стран, которые полностью полагались на этот кабель для подключения к подводной кабельной сети. Землетрясение и цунами в Тохоку в 2011 году повредили около половины кабелей, проходящих через Тихий океан, и нарушили подключение к Интернету в Японии и других странах Азии.
Подводные кабели подходят к берегу на посадочных станциях, которые являются критически важной инфраструктурой для сети. Эти станции не всегда бросаются в глаза, и типичная посадочная станция часто ничем не отличается от любого другого небольшого здания (см.
рис. 3).
По состоянию на август 2022 года Тайвань был подключен к 15 подводным кабелям, которые выходят на берег на посадочных станциях всего в трех районах: город Новый Тайбэй, город Тученг на севере и город Фаншань на юге ( см. рисунок 4). Эти посадочные станции соединяют высокопроизводительные кабели, в строительство которых американские технологические компании вложили значительные средства. Например, кабельная сеть Pacific Light Cable Network принадлежит Google и Meta и была готова к работе в январе 2022 года. Сеть, защищенная с помощью расширенного шифрования, имеет точки приземления в Тачэне, Тайвань; Балер, Филиппины; и Эль-Сегундо, Калифорния. Одна из тайваньских посадочных станций в Таньшуе (часть Нового Тайбэя) представляет собой объект инфраструктуры ИКТ, отслеживаемый китайской организацией, упомянутой в предыдущем разделе, что позволяет предположить, что уязвимость инфраструктуры подводных кабелей на острове имеет значение.
Отсутствие защиты со стороны международного права усугубляет уязвимость кабелей.
По словам Джеймса Краска из Военно-морского колледжа США, основными договорами, регулирующими подводные кабели, являются Конвенция о защите подводных телеграфных кабелей 1884 года, Конвенция о континентальном шельфе 1958 года и Конвенция Организации Объединенных Наций по морскому праву 1982 года. Эти инструменты обеспечивают некоторую (хотя и устаревшую) защиту подводных кабелей в мирное время. Однако во время открытых конфликтов применимость этих правил сомнительна, и Краска отмечает, что на практике кабели, соединяющие две точки на вражеской территории, могут быть перерезаны.
Экономическая стоимость нарушения цифровой связи не ясна. Некоторые исследователи пытались оценить вклад Интернета в мировую экономику. По оценкам одного отчета, ежедневный эффект от временного отключения Интернета и всех его услуг для страны с высоким уровнем подключения составляет примерно 23,6 миллиона долларов на 10 миллионов человек. Учитывая, что население Тайваня составляет 23,57 миллиона человек, средняя стоимость составит 55,63 миллиона долларов в день или 1,69 миллиарда долларов в месяц.
Однако экономические последствия с течением времени не будут линейными, а затраты на сбои быстро возрастут, если компании будут вынуждены вносить более существенные коррективы в производство во время продолжительного конфликта.
Контейнерные перевозки в Тайваньском проливе
Южно-Китайское море является одним из самых загруженных морских путей в мире. По оценкам, в 2016 году через Южно-Китайское море прошло 3,4 триллиона долларов торговли, или 21 процент мировой торговли в том году. Южно-Китайское море соединено Тайваньским проливом с Восточно-Китайским морем, впадающим в Южную Корею и Японию, и Лусонским проливом с Филиппинским морем. На рис. 5 показана плотность судов в Южно-Китайском море, Тайваньском проливе и Восточно-Китайском море и вокруг них.
Сбой из-за кризиса в Тайваньском проливе может повлиять на контейнерные перевозки в крупные порты Китая, Японии, Филиппин, Южной Кореи, Тайваня и Вьетнама или из них. Такой сбой произошел с российским вторжением в Украину, что, согласно данным страховых компаний, привело к значительному сокращению трафика в Черном море.
Например, по данным Bloomberg, в апреле 2022 года пятилетний танкер стоимостью 50 миллионов долларов, перевозящий стандартный миллион баррелей российского груза, должен был бы заплатить 5 миллионов долларов только в качестве надбавки за военный риск, чтобы плавать в Черном море. На 1,5 миллиона долларов больше, чем стоимость найма перевозчика. А ведь до вторжения такая страховка практически ничего не стоила. Аналогичные надбавки за военный риск вероятны для других типов воздушных и морских грузов.
Производство в США больше зависит от Китая и Тайваня в отношении промежуточных ресурсов, чем от России и Украины. Данные Организации экономического сотрудничества и развития о добавленной стоимости в конечном спросе США показывают, что на Китай приходится 2,2 процента, а на Россию — 0,2 процента (см. диаграмму 6). Что касается импортных промежуточных материалов, то на долю Китая приходится 17,8% конечного спроса США, а на Россию — 1,5% (см. рис. 7). Сильная зависимость от Китая особенно заметна в производстве, особенно в компьютерах, электронном и электрическом оборудовании.
Расходы на изменение маршрута
В случае кризиса судоходные маршруты, которые обычно проходят через Тайваньский пролив, могут быть задержаны, изменены или и то, и другое, и это может повлиять на торговлю США, по крайней мере, с Китаем, Японией, Филиппинами, Южной Кореей. , и Вьетнам, не говоря уже о Тайване. Изменение маршрута, чтобы избежать премии за военный риск, возможно, но не бесплатно. Если бы кризис удалось сдержать, существующее судоходство в Тайваньском проливе можно было бы перенаправить на водные пути к востоку от острова, но это увеличило бы время судоходства. Например, один из самых загруженных морских путей проходит через Малаккский пролив, учитывая, что это кратчайший морской путь между Индийским и Тихим океанами. Затраты на перенаправление всего трафика вокруг Малаккского пролива оцениваются в 279 долларов.миллионов в месяц (при перенаправлении через Индонезию) и 2,82 миллиарда долларов в месяц (при перенаправлении через Австралию). Фактические затраты будут зависеть от продолжительности сбоя и от того, были ли затронуты поставки энергии.
Географический охват кризиса, который начинается в Тайваньском проливе, может не ограничиваться проливом. Если флоты США, Китая и, возможно, Японии в конечном итоге обменялись ракетным и торпедным огнем, то географический охват кризиса может распространиться на более дальние районы западной части Тихого океана (например, Южно-Китайское море, Восточно-Китайское море, Японское море, Филиппины). море) и через Лусонский пролив, который является ключевым судоходным и коммуникационным маршрутом для Америки. Любое географическое расширение кризиса, начавшегося в Тайваньском проливе, легко затруднит, если не сделает невозможным, изменение маршрута.
Задержки
Экономисты часто измеряют стоимость задержек доставки с точки зрения адвалорного тарифа. Каждый день задержки доставки оценивается в эквиваленте адвалорного тарифа от 1 до 2 процентов. Следовательно, для стандартного анализа ex ante стоимость недельной задержки будет эквивалентна от 7 до 14 процентов таможенной стоимости торговых потоков, проходящих по нарушенным маршрутам.
Но, как показали последние два года, экономические последствия задержки критически важного компонента или узкоспециализированного оборудования не ограничиваются уплатой простого налога на импорт. Например, мировая автомобильная промышленность сократила производство в 2021 году из-за нехватки компьютерных чипов.
Задержка основных компонентов может легко привести к остановке производства, как только резервные запасы закончатся. Сообщается, что многие крупные американские технологические фирмы полагаются на тайваньских производителей в производстве до 90 процентов полупроводниковых микросхем. Сбои в поставках этих чипов или возможности цифровой связи с тайваньскими производителями чипов будут распространяться по всей экосистеме цепочки создания стоимости для каждой отрасли США, в которой используются передовые компьютерные чипы (например, электроника, компьютеры и смартфоны). Исследователям, заинтересованным в оценке потенциальных экономических последствий задержек контейнерных перевозок в масштабах всей экономики или отдельных секторов, возможно, придется выйти за рамки стандартных аналитических подходов.
Потеря контейнеровозов
Более мрачной возможностью является потеря контейнеровозов в Тайваньском проливе и на близлежащих маршрутах в Южно-Китайском море или Восточно-Китайском море. Такая потеря может произойти, если эти корабли будут потоплены военно-морскими подводными лодками НОАК, установившими жесткую блокаду Тайваня, или если американские или китайские ракеты поразят коммерческое судно. И хотя технология наведения ракет сложна, существующие исследования и недавние события показывают, что промахи все же случаются, оставляя вероятность случайного попадания коммерческим соображением.
Заключение
Потенциальные последствия китайского вторжения на Тайвань для экономики США намного сильнее, чем последствия российского вторжения в Украину. Контейнерные перевозки в крупные порты региона и из них, а также цифровые потоки будут подвержены прямому риску. Китай и Тайвань также являются основными поставщиками и потребителями основных торговых партнеров США по всему миру, от Японии и Германии до Саудовской Аравии.
Последствия кризиса или блокады ощутят на себе все крупные экономики, что, в свою очередь, вызовет дополнительные негативные последствия для экономики США.
Основой Интернета являются подводные кабели, протянувшиеся по дну океана, и новые доказательства раскрывают достопримечательности Китая, в том числе экономические центры, потенциальные военные объекты и посадочные станции подводных кабелей. Это свидетельство предвещает повышенный риск для торговли товарами США и цифровых потоков с Тайванем и через него в случае кризиса в Тайваньском проливе.
В этом кратком изложении подчеркивается необходимость совместной работы Соединенных Штатов с властями Тайваня и другими союзниками и партнерами в Индо-Тихоокеанском регионе для повышения безопасности подводных кабелей и их посадочных станций, а также для участия в планировании на случай непредвиденных обстоятельств для контейнерных перевозок и важных промежуточных ресурсов. к производству и производственно-сбытовым цепочкам США.