Tiefseekabel

Ein Seekabel ist ein in einem Gewässer verlegtes Kabel zur Nachrichtenübertragung oder auch für die Übertragung elektrischer Energie. Seekabel zur Energieübertragung können ab etwa 70 km Länge nicht mehr mit üblichem Netzwechselstrom von 50 Hz betrieben werden, dann muss die aufwändigere Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung eingesetzt werden. Verlegt werden sie zumeist durch spezielle Schiffe, so genannte Kabelleger.

Seekabel müssen wegen der technisch aufwändigen Wartung außerordentlich robust gebaut sein. Monopolare Seekabel für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung müssen auf Seekarten markiert sein, da sie durch ihr Magnetfeld Kompassanlagen von Schiffen beträchtlich stören können.

Nachrichtenkabel

Telekommunikationskabel in der Tiefsee

Querschnitt von 1858 des Meeresgrundes zwischen England und Neufundland

Tiefseekabel sind die einzige echte Alternative zu Satellitenverbindungen über große Distanz. Tiefseekabel haben den Vorteil, mit sehr geringer Ausfallwahrscheinlichkeit selbst im Vergleich zu großen Kommunikationssatelliten immense Datenmengen transportieren zu können. Ein weiterer Vorteil gegenüber Satellitenverbindungen ist die deutlich geringere Laufzeit der Signale. Einen großen Nachteil teilen sie allerdings mit Satelliten: Tiefseekabel können ebenso wie Satelliten nur mit großem Aufwand modifiziert, gewartet, erweitert oder auf sonst eine Weise im Nachhinein bearbeitet werden.

Vor allem wegen des hohen Datenaufkommens werden Tiefseekabel besonders häufig im Atlantik zwischen Nordamerika und Europa eingesetzt.

Typischer Aufbau eines modernen Seekabels (Nachrichtenkabel): 1. Polyethylen 2. Mylar 3. verdrillte Stahlseile 4. Aluminium-Wasserbarriere 5. Polykarbonat 6. Kupfer- oder Aluminiumrohr 7. Paraffin 8. Lichtwellenleiter

Zu Beginn wurden noch analoge elektrische Signale übertragen. Mittlerweile liegen auf dem Meeresgrund dicke Stränge von Glasfaserkabeln. Zwei Glasfasern ergeben eine Leitung. Ein Glasfaserkabel enthält aber mehrere Faserpaare, das zuletzt im Nordatlantik verlegte TAT-14 beispielsweise vier. Über ein Faserpaar können durch das so genannte „Multiplexing“ viele Datenströme auf einmal fließen. Neueste Faserpaare können gut ein Terabit Daten pro Sekunde übertragen. Die Glasfaserkabel liegen in einem Kupferrohr, welches mit wasserabweisendem Verbundstoff ausgegossen ist. Um dieses Kupferrohr liegt noch eine Röhre aus Aluminimum zum Schutz vor dem Salzwasser, es folgen Stahlseile und, je nach Stärke des Schutzes, mehrere Schichten Kunststoff. Das Kupferrohr dient gleichzeitig als elektrischer Leiter, um die in Abständen (bei modernen Kabeln 50–80 km) erforderlichen ins Kabel eingespleißten optischen Verstärker zu betreiben. Als Rückleiter dient das Meerwasser, die Betriebsspannung erreicht die Größenordnung von 10 kV.

Vor den Küsten werden wegen des ansteigenden Meeresbodens und der damit verbundenen Gefahr von Beschädigung durch Schiffsanker oder Fischtrawler stärker armierte Kabel verwendet. Im flachen Wasser werden die Leitungen mittels Meerespflügen im Meeresboden vergraben. Bei sandigem Boden wird dazu Wasser unter hohem Druck in den Sand gespritzt, sodass Treibsand entsteht und das Kabel einsinken kann. Der Sand verfestigt sich danach wieder und bedeckt das Kabel. Am Strand wird das Kabel in einen Schacht geführt und zur Landungsstelle geleitet.

Es gibt nur noch wenige Länder, die noch keinen Anschluss an ein Hochleistungsnachrichtenkabel haben, zum Beispiel Grönland. Im Sommer 2008 will das französische Unternehmen Alcatel-Lucent jedoch ein Kabel nach Grönland gelegt haben.

Geschichte

Telegrafenkabel

Bereits 1811 schickte der Deutsche Samuel Thomas Soemmering elektrische Signale durch einen Draht, welcher bei München durch die Isar verlegt worden war.^[1]

Diese frühen Versuche krankten jedoch vor allem an geeigneten Isolierungen. So wurden für die Idee der Verlegung von Unterwasserkabeln seit Erfindung der elektrischen Telegraphen mehrere Methoden ausprobiert. Doch erst die Erfindung der Guttapercha-Presse 1847 durch Werner Siemens machte für die Unterwasserverlegung gut isolierte Kabel möglich.

Im Jahr 1850 wurde von Dover nach Calais das erste Seekabel verlegt, das jedoch bereits nach der Übertragung eines ersten Telegramms brach. Ein Jahr darauf wurde ein armiertes Seekabel zwischen England und Frankreich verlegt. Dieses bewährte sich und löste die Verlegung weiterer Seekabel aus – mit nicht immer langer Haltbarkeit.

Versuche, wie die Verlegung eines Kabels im Mittelmeer zwischen Algerien und Sardinien, scheiterten jedoch zunächst an mangelhafter Ausrüstung. So fehlte zum Beispiel eine geeignete Kabelbremse, mit der man das Abrollen des Kabels von der Kabeltrommel auch bei großen Wassertiefen steuern konnte. Eine solche wurde erst mit Werner Siemens’ Bremsdynamometer verfügbar.

Da damals das Versenden einer Nachricht von Amerika nach England noch über eine Woche dauerte, kam Cyrus W. Field auf die Idee, ein Kabel am Meeresgrund des Atlantiks zu verlegen.

Karte der Kabel-Route von 1858

Zeitgenössische Darstellung des Kabelrisses aus der Illustrated London News

Im Jahr 1856 wurde die „Atlantic Telegraph Co.“ gegründet, um über deren Aktienverkauf die nötigen Geldmittel zu beschaffen. Verlegt werden sollte ein über 4500 Kilometer langes Kabel von Irland nach Neufundland. Die eingesetzten Schiffe, Agamemnon und Niagara, begannen am 3. August 1857 bei Irland, mussten nach mehreren behebbaren Kabelverlusten und -brüchen jedoch nach einiger Zeit nach dem endgültigen Verlust des Kabels aufgeben.

Nach Übungen in der Biskaya im Frühjahr 1858 und einem weiteren glücklosen Versuch im Juni 1858 gelang das Unternehmen im dritten, am 17. Juli begonnenen Anlauf nach einigen Schwierigkeiten schließlich, und am 5. August war die Verbindung hergestellt. Am 16. August wurde dieses erste Tiefseekabel zwischen Südwestirland und Neufundland mit dem Austausch von Glückwunschtelegrammen zwischen Königin Viktoria und dem amerikanischen Präsidenten James Buchanan in Betrieb genommen. Die anfängliche Attraktion entwickelte sich jedoch zu einer großen Pleite, denn die Übertragung der Grußbotschaft der englischen Königin an den amerikanischen Präsidenten dauerte 16 Stunden, obwohl sie nur 103 Wörter umfasste. Im September 1858 versagte das Kabel; vermutlich war die Guttapercha-Ummantelung beim Verlegen beschädigt worden, wodurch das Kabel nicht mehr ausreichend vor Korrosion durch das Meerwasser geschützt war.

1864 wurde ein 5100 Kilometer langes Seekabel mit verbesserter Schutzummantelung vorbereitet und die „Great Eastern“, damals weltgrößter Liniendampfer, als Verlegungsschiff beschafft. Am 31. Juli 1865 riss das Kabel beim Verlegen. Erst 1866 konnte im zweiten Versuch das erste Kabel verlegt werden, das langfristig die Telegrafenverbindung zwischen Amerika und Europa sicherstellte.

Wenige Jahre später gelang es vornehmlich den Engländern, sowohl die USA mittels Seekabel zu erreichen als auch über Freetown in Sierra Leone den afrikanischen Kontinent. Ein weiteres Seekabel verlief über Freetown bis nach Kapstadt.

Auch Ägypten wurde eine wichtige Relaisstation für die Seekabel-Telegraphie. Im Jahre 1868 wurde ein Seekabel von der Insel Malta nach Alexandria in Ägypten verlegt. Dieses Teilstück verband ab 1870 indirekt London mit Bombay.

Wegen der hohen Widerstände dieser langen Kabel mussten die das Ausgangssignal darstellenden sehr niedrigen Ströme mittels Spiegelgalvanometer ausgewertet werden. Andere Anwendungen als Telegrafie waren nicht machbar.

Fernsprechkabel

Ab 1950 wurden Seekabel mit eingespleißten Verstärkern zur Übertragung von Fernsprechsignalen möglich. Die Verstärker wurden über den Innenleiter des Kabels mit Hochspannung versorgt, Rückleiter war das Meer. 1956 wurde das erste Transatlantik-Fernsprechkabel verlegt.

Glasfaserkabel

Anfang der 80er Jahre war die optische Nachrichtenübertragung so weit ausgereift, dass die Britische Postverwaltung 1980 versuchsweise erste Glasfaserseekabel im schottischen Loch Fyne verlegte. 1984 wurde die erste Glasfaserverbindung von der Insel zur Isle of Wight in Betrieb genommen, 1986 durch den Ärmelkanal. 1988 ging mit TAT-8 das erste transatlantische Glasfaserkabel in Betrieb. Bis Mitte der 90er Jahre wurden die Kupferkabel, auch wegen der durch die Entwicklung des Internets erforderlichen Kapazitätsausweitungen, praktisch vollständig verdrängt.

Ausgewählte Seekabelanlagen

Nachrichtenkabel

• TAT (Großbritannien ↔ Nordamerika)
• Apollo (Europa ↔ Nordamerika)
• CANTAT (Kanada ↔ Schottland)
• SCOTICE (Schottland ↔ Island)
• ICECAN (Island ↔ Grönland ↔ Kanada)
• SAFEC (Taiwan ↔ Japan)
• COMPAC (Hawaii ↔ Neuseeland-Australien)
• HW (Kalifornien ↔ Hawaii)
• COMPAC (Kanada ↔ Hawaii)
• T.P.C. (Hawaii ↔ Japan)
• SEA-ME-WE (Südostasien ↔ Nahost ↔ Westeuropa) ^{[2] [3]}
• Trans-Pacific-Express (TPE) (USA ↔ China)^[4]
• Unity (Amerika ↔ Asien), geplant, der Bau soll 2010 fertiggestellt sein ^[5]
• EASSy (Ostafrika ↔ Asien, Europa), der Bau soll Ende 2009 fertiggestellt sein
• WACS (Südafrika, Namibia, Angola, Demokratische Republik Kongo, Republik Kongo, Kamerun, Nigeria, Togo, Ghana, Elfenbeinküste, Kap Verde, die Kanarischen Inseln ↔ Portugal). Der Bau soll Ende 2011 fertiggestellt sein ^[6]

Drehstromkabel

• Seekabel Schweden-Bornholm (110 kV)
• Seekabel Spanien-Marokko (380 kV)
• Öresundkabel (380 kV)
• Seekabel durch die Straße von Messina (380 kV), als Ersatz für eine Freileitungskreuzung
• Seekabel Isle of Man-England

Gleichstromkabel

siehe Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung

• HGÜ Gotland
• HGÜ Cross-Channel (Seekabel England-Frankreich)
• HGÜ Inter-Island (Leitungsverbindung zwischen den beiden Inseln Neuseelands)
• Kontiskan (Seekabelverbindung zwischen Schweden und Dänemark)
• HGÜ Italien-Korsika-Sardinien (SACOI, Seekabelverbindung zwischen Italien, Korsika und Sardinien)
• HGÜ Vancouver-Island (Seekabelverbindung zwischen dem kanadischen Festland und Vancouver-Island)
• HGÜ Hokkaido-Honschu (Seekabelverbindung zwischen den japanischen Inseln Hokkaido und Honschu)
• Cross-Skagerrak (Seekabelverbindung zwischen Norwegen und Dänemark)
• Kontek (Seekabelverbindung zwischen Deutschland und Dänemark)
• Baltic-Cable (Seekabelverbindung zwischen Deutschland und Schweden)
• Swepol (Seekabelverbindung zwischen Schweden und Polen)
• HGÜ Verbindung Italien-Griechenland (Seekabelverbindung zwischen Italien und Griechenland)
• HGÜ Leyte–Luzon (Seekabelverbindung zwischen den Inseln Leyte und Luzon der Philippinen)
• HGÜ Kii-Kanal (Seekabel durch den Kii-Kanal)
• HGÜ Moyle (Seekabelverbindung zwischen Schottland und Nordirland)
• Bass-Strait (Seekabelverbindung zwischen Australien und Tasmanien)
• NorNed (Seekabelverbindung zwischen Norwegen und den Niederlanden)

Seekabel in der Literatur

• Unter der Überschrift „Das erste Wort über den Ozean“ schildert Stefan Zweig die Verlegung des ersten transatlantischen Kabels als eine Sternstunde der Menschheit (Zweig, Stefan: Sternstunden der Menschheit. – Frankfurt a.M. : Fischer, 2002 – Jubiläumsausg.)
• Rausch ist ein Roman von John Griesemer, der das erste Verlegen eines Seekabels zwischen Europa und Amerika im 19. Jahrhundert zum Thema hat (ISBN 3-596-51000-7).

Weblinks

• Karte aller Unterseekabel (Stand 2008) (Engl.)
• Komplette Übersicht inkl. Geschichte (Engl.)
• ZDF: Guttapercha als Isolator
• Datenströme durch die Tiefsee – von Michael Weisfeld für SWR2
• "Repeat, please" – Die Verlegung des ersten Telegrafenkabels über den Atlantik von Christian Holtorf auf Telepolis vom 5. August 2008
• Animationen von Alcatel (Kabelverlegung und -reparatur, englisch)
• techn. Daten von Alcatel
• http://www.wired.com/wired/archive/4.12/ffglass.html
• Fehlerlokalisierung
• Mediterranean Fibre Cable Cut - a RIPE NCC Analysis (Studie zur Beschädigung eines Seekabels vor Ägypten am 30. Januar 2008, die die Internetkapazität in Asien um 75 Prozent einschränkte; vgl. RIPE Network Coordination Centre; How The Internet Connects Via Undersea Cables, Arthuran.net, 22. März 2008)

Quellen

1. ↑ Katja Riedel: Als Queen Viktoria Präsident Buchanan anrief. Auf: Focus online.
2. ↑ http://www.seamewe3.com/
3. ↑ http://www.seamewe4.com/
4. ↑ http://www.heise.de/newsticker/meldung/82782
5. ↑ http://www.heise.de/newsticker/meldung/104070
6. ↑ heise online: West Africa Cable System (WACS)