今年四月底，亞太二號海底光纜 (APCN-II) 的S6區段在彭佳嶼外海發生障礙，頓時網路大塞車，但還是讓大家一陣措手不及。國際間99%以上的資料都是透過海底光纜傳遞，平時打電話或上網快速又方便，直到發生障礙時，才會驚覺海纜的脆弱。既然不是好奇的鯊魚咬斷海纜，那麼海纜究竟是如何鋪設和修復的呢？
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| 1858年大西洋海底電報纜地圖 |
台灣的海底電纜歷史
鋪設海纜作為通訊用途，其實是從電報開始的。世界第一條商用海底電報纜，是1850年通過英吉利海峽的英法間海底電纜。橫越大西洋海底電報纜，則是1866年的第五次鋪設才成功，當時是一大創舉—畢竟當時海纜裡的銅線透過通電傳遞訊息，水又會導電，要能夠妥善絕緣隔絕海水，才能夠在另一端收到訊息。台灣第一條海底電報纜，是清朝劉銘傳擔任巡撫時鋪設的，在1887年時鋪設了安平—澎湖以及滬尾（現今淡水）—福州兩條電報纜。甲午戰爭馬關條約將台灣割讓給日本後，日本也繼續沿用這兩條線，並在1910年新鋪設淡水—長崎的電報纜。
電報時代的的海纜鋪設
隨著時間演進，從電報、電話到現在的網際網路，資訊傳輸量越來越大，纜線也從原來的單軸銅纜、同軸電纜到光纖。首條越洋海底光纜，是1988年橫越大西洋，連結英、法、美三國的TAT-8。鋪設一條新的海纜所費高昂，需要很多國家的電信公司共同投資參與及規劃。當海纜預定路線可能會經過其他國家的領海或經濟海域時，根據聯合國海洋法公約，也必須取得該國許可。
接著，要了解鋪設路線的地形以及地質特性，找尋平坦的表面，避開珊瑚礁、沈船，以及地震活動時會發生錯位的斷層。如果過去資料不足，就必須進行實際勘查，此時聲納就是很重要的工具。「側掃聲納」可以讓我們了解海床表面的高低起伏狀況、表面沉積物是泥沙還是小石頭；「變頻聲納」則可穿透海床，了解海床底質剖面沉積物堆疊的狀況，回推過去的地質事件。
為何需要了解過去發生過的地質事件呢？這是為了了解天然災害可能對海纜造成的潛在威脅，有許多案例顯示，因地震而起的濁流，大多會沿海底峽谷一路往深海流去，沖斷附近的海纜。比如2006年的恆春地震，引發濁流就沖斷了在臺灣西南部海域高屏峽谷附近的亞歐3號國際海纜；而2011年日本東北大地震，也讓大多數經過三陸沖的海纜受損。根據內政部的統計，台灣因天然災害造成的海纜斷裂，時常都發生在具有海底峽谷這樣地形特徵的位置。若該地曾經發生過濁流事件，在變頻聲納剖面，會發現具有濁流大小顆粒混合特徵的一層，稱為濁流「事件層」。為了進一步確認，可能需要作箱式岩心採樣來檢視海底沉積物。（詳見：沉積物的海底溜滑梯）
另外，除了天然災害，海纜更常會因為船隻下錨、拖網等損壞，所以規劃路線時也要盡可能避開船隻錨地或是漁船作業頻繁的海域。
海纜船負責鋪設與修復
在海上負責海纜鋪設、修復的工作船隻，通稱「海纜船」。雖然海纜問世一百多年了，但海纜鋪設工作到今日並沒有太大變化，只是現代海纜船有衛星定位系統和更多儀器來進行協助。以這次來修亞太二號的KPL海鍊號（KDDI Pacific Link）為例，它是一艘的多功能海纜船，可以作地質調查，也能夠進行海纜鋪設與維護。
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| KPL海鍊號基本裝備跟專門進行地質調查的海洋研究船很相似，後甲板有進行施放回收作業的A字吊架和絞機，以及各式聲納、測深儀、岩心採集設施，還有在進行岩心採樣以及修護作業時能夠維持船位的動態定位系統，存放海纜的存纜槽、佈纜機以及接續設備等則是海纜船特有（點擊看大圖，Source: KCS ltd.） |
海纜鋪設是由海纜船施放海纜，從近岸一路拉到遠洋。為了保護海纜，在水深約200公尺左右的淺水區域，通常採取埋設的方式，將海床挖出一條溝，再埋入海纜；較深處則是用鋪設，海纜直接鋪在海床上。即使現代海纜都是光纖，訊號強度一樣會在傳遞過程中逐漸因喪失能量而減弱，所以為了讓訊號能順利傳遞，每隔一定距離，就需要裝設讓訊號放大的中繼器。
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| 光纜的中繼器（Source: Global Marine via Flickr, CC-BY-ND 2.0） |
如果海纜發生障礙，可透過光訊號強度變化換算中斷點。能復海纜能力的現代海纜船，通常會配備有將近十噸的大型工作級水下遙控載具。這些水下遙控載有履帶輪，追蹤模式時，可以在海床上沿海纜前進，利用前端的定位儀偵測埋設深度。
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| KPL海鍊號搭載的ROV- MARCAS V（Source: KCS） |
一旦偵測到故障點，就可以用載具的控制臂或是從船上施放特製的扁平撈纜鉤切斷海纜，開始以下的修復作業：
- 先用多爪撈纜鉤把海纜一端撈出海面，將這一端封起，再綁上浮標
- 把另一端撈起回收，在船上對海纜進行測試，手工進行第一個接續工作，接上新的一段海纜
- 往浮標的位置繼續鋪設，把浮標一端回收，並進行同樣的測試接續工作
- 放回海中重新掩埋
Alcatel-Lucent公司製作的海纜修復動畫
這艘海纜船LODBORG以基隆港為母港，很容易看到它在散雜貨碼頭喔！
雖然海纜比一般人想像的脆弱，修復和維護也要依賴特殊的工作船，但光纖傳遞快速損失少的特性，還是讓海纜擁有比衛星更大的優勢，短期內難以取代。作為網際網路的關鍵基礎設施，部分國家如澳洲，有立法保護海纜，劃設海纜保護區，並明文規定破壞海纜行為的罰鍰。不過以台灣的經驗來說，或許應多了解附近海域的實際用海情況，與不同的負責單位合作，才能劃設合理的使用分區，藉此保護脆弱的海纜。
（原載於106年6月21日 國語日報六版《科學1點看新聞》，刊登版略有刪改）
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