倾听光波如何防止海底电缆被破坏

全球通信的命脉通过超过 807,800 英里长的花园水管般粗细的电缆在海底铺设。据报道,这些电缆每天 传输超过 10 万亿美元的金融数据,但它们容易受到极端天气、腐蚀以及,如果最近的报道属实,还有蓄意破坏的影响。

据《美联社》估计,自 2023 年 10 月以来,仅在波罗的海就有至少 11 根电缆遭到损坏。芬兰和德国当局将其中几起事件追溯到被拖动的船锚,他们声称这些船锚可能是故意部署以达到政治目的的。对海底电缆破坏升级的担忧甚至促使北约通过一项名为“波罗的海哨兵”的全员参与任务,加强在该地区的军事监视力量。

但要监控地球的海底电缆并非易事。物理监测器无法同时出现在所有地方,而现有的被动检测工具相对容易被发现。总部位于荷兰的海事防御公司 Optics11 正在通过其 OptiBarrier 水下监控系统来解决这个日益增长的问题,该公司声称该系统可以通过“倾听”光来工作。

该公司表示,OptiBarrier 由海底的“传感器网络”组成,能够检测光在线缆中传播方式的微小变化。陆地上的先进计算机模型会分析这些不规则性,以识别和定位鬼鬼祟祟地出现在不该出现地方的船只。如果能及早发现,这些传感器可以作为海底电缆破坏的第一道防线。

“我们可以部署几个传感器在海中的不同区域,所有传感器都在记录所有船只的声学特征以及可能威胁海上关键资产的所有威胁,”Optics 11 应用工程经理 Aydin Zaden 在一个解释该技术的视频中 表示

《The Next Web》本周早些时候 首次报道了 OptiBarrier 的消息。

间谍船会留下微弱的声音痕迹

该系统依靠放置在海底的三角形、光纤连接的水听器“吊舱”。这些设备配备了被动声学传感器,可以持续监听水下声音信号。经过的船只发出的声波会微妙地改变光线通过光纤传感器的方式。这些设备测量这些变化并将信号传输到指挥中心。收到信号后,操作员可以将信号差异与已知声音数据库进行比较,以识别船只类型、位置和轨迹。

Optics11 首席执行官 Paul Heiden 告诉 TNW,在某些情况下,该系统可以利用信号测量中的微小变化来确定船只的确切型号。Heiden 声称 OptiBarrier 最远可以探测到 150 公里(93 英里)外的船只——这大约是波士顿到罗德岛的距离。覆盖范围取决于将一个吊舱以菊花链式的布局彼此间隔一公里(约每半英里)放置。

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Optics11 传感器。图片:Optics11

模型的检测精度分为三个圆形区域。Optics 11 声称,在距离吊舱直径长达六公里(4 英里)的区域内,它可以维持“实时威胁跟踪”。第二个较大的区域,长达 30 公里(19 英里),精度较低,但仍能识别大型船只的存在。Optics11 表示,其 OptiArray 设备,一种安装在潜艇和船只上的类似模型,正在被 集成到荷兰皇家海军的“Orka 级”潜艇中。目前尚不清楚是否有政府对海底监测模型感兴趣,或者其成本是多少。

Optics 11 未立即回应《流行科学》的置评请求。

目前,海底光纤监测器依靠一种称为分布式声学传感 (DAS) 的过程来检测干扰。该技术通常会发出连续的电磁脉冲,并分析返回波形的变化,这可以关联经过的船只或水下无人机的潜在迹象。虽然在识别异常方面有效,但发射脉冲也可能会暴露监测器的位置。OptiBarrier 方法通过被动观察信号而不发射自己的脉冲,实现了更隐蔽的监控。该公司表示,去除脉冲还可以降低 OptiBarrier 对干扰技术的敏感性。吊舱本身设计得足够坚固,可以抵抗海洋腐蚀和短路,经过适当维护可使用长达十年。

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争议海域充斥着无人机和监视设备

近期海底电缆干扰事件的增加,重新激发了人们对更具创造性的早期检测方法的兴趣。上个月,丹麦部署了两艘美国制造的、配备摄像头、传感器和麦克风的浮动“帆船无人机”,用于收集海洋数据。这些旨在补充高空卫星已进行的海洋监视。此前,德国海军也采取了另一项举措,开始测试一艘 5.5 米长的无人水下“蓝鲸”潜艇无人机。德国海军声称,该无人机可以在不发射可能暴露其位置的信号的情况下,探测潜艇和水面舰艇。

总而言之,这些无人机系统以及 OptiBarrier 等更先进的海底传感器网络表明,在不久的将来,即使是偏远的公海区域也将像战场前线一样受到严密监视。

 

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Mack DeGeurin

撰稿人

Mack DeGeurin 是一名科技记者,多年来一直致力于研究科技与政治的交汇点。他的作品曾刊登于 Gizmodo、Insider、New York Magazine 和 Vice。


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