ソース：https://nautil.us/your-datas-strange-undersea-voyage-1138554/
2021年12月下旬、南太平洋の小さな島国トンガの近くの海底が揺れ始めました。不穏なフンガ・トンガ・フンガ・ハアパイ火山が目覚めたのです。1月15日の未明、数日間の震えの後、ついに海底が割れ、記録上最大の爆発が噴き出しました。それぞれ10億トンの威力を持つ溶岩の爆発が4回起こり、噴煙は上空36マイルまで上がりました。爆発の威力は非常に大きく、6000マイル離れたアラスカでも聞こえました。その後数日間、津波に襲われ、火山灰に覆われ、トンガ人は助けを呼ぶことができませんでした。
噴火で切断されたのは、トンガ人の音声とメールを514マイル離れたフィジーまで、そしてそこから世界中に送ることができた唯一の海底通信ケーブルですた。まるで酔った神が集合コンピュータの電源ケーブルにつまずいたかのようでした。画面は暗くなり、電話は沈黙し、インターネットは消えました。トンガ人は皆孤独でした。
「少なくとも3日間、インターネットの世界から完全に遮断されました」と、トンガの海底ケーブルを所有するトンガ・ケーブルのサミシ・パヌーベ社長は語りました。実際、回線が完全に復旧するには、高度に専門化された船舶で海上で厳密な修復作業を行うのに数週間かかるだろうとパヌーベ氏は語っています。
インターネットのサーバーに保存されている情報の電子すべてを合わせた重さは、リンゴほどしかないかもしれません。
ケーブルの大部分が損傷したため、一部を最初から作り直さなければなりませんでした。その間、電話やテキストメッセージは言うまでもなく、Google、Facebook、Amazon、Netflixなどの現代の必需品は、イライラするほど遅いバックアップ衛星経由でちらちらとしか利用できませんでした。今でも、島内のインターネットの通信範囲はやや不安定です。たとえば、少なくとも私が住んでいる米国からは、トンガ・ケーブル会社のWebサイトにアクセスすることはほとんど不可能です。
長い間、オンラインの世界はあまりにも身近なものであったため、その遍在性は当然のことと考えられてきました。スマートフォンを手に取ったり、ラップトップを開いたりすると、私たちの意識はシームレスにどこにでも運ばれます。ブダペストのおばあちゃんの耳元であれ、ジャカルタのホテル予約サイトであれ、オスロのオフィス会議であれ、すべてほぼ光速で。しかし、トンガ人の経験は、その明らかな遍在性がもう少し危ういものであることを明らかにしています。オンラインの世界は、単にクラウドから降ってくるのではありません。シリコンバレーから発せられているように見える無重力のデータ渦から遠く離れた、はるかに具体的なものによって運ばれています。インターネットのサーバーに保存されている情報の電子はすべて、リンゴほどの重さしかないかもしれませんが、それを画面に届けるには数百万ポンドの電線が必要です。
インターネットが真にグローバルなサービスとなるためには、こうした電線の多くが（ほとんどが庭用のホースほどの太さしかない）海底5尋に埋もれており、漁網、船の錨、潮流、サメの咬傷、のこぎりを持ったスキューバダイバー、地震、そしてもちろん火山の影響を驚くほど受けやすい状態になっています。毎秒テラビットの速度で伝送するこれらの超高容量光ファイバーケーブルの細い撚線は、すべての国際データおよび音声転送の95％を占めており、その量は衛星を空から吹き飛ばすほどです。
非物理的な人間同士のやり取りの大半が、金物店の芝生の手入れ用品売り場から出てきたようなものによって行われていることよりも衝撃的なのは、トンガで起きたような切断事故が実際には比較的まれであることです。ケーブルを敷設し修理する人々によると、地球上の各海の下で目に見えない形で世界を結び付けている87万マイルの海底ケーブルは、年間約100件の修理しか必要としません。これは、風雨にさらされる陸上のケーブルよりもはるかに少ないです。
通信分析会社TeleGeographyは、世界中の海底ケーブルの魅力的な地図を維持しており、その様式はロンドン地下鉄の地図に似ており、比喩的にも似ています。ロンドンのサーバーに保存されているその地図にアクセスするには、TeleGeographyの地図によると、私のWebリクエストはいくつかの可能なルートをたどる可能性があります。米国本土を離れ、Atlantic Crossing-1と呼ばれるケーブルでニューヨーク州ブルックヘブンを通り、アイリッシュ海のホワイトサンズ湾で再び浮上するかもしれません。あるいは、ロングアイランドのアイランドパーク経由で下船し、より新しいFLAG Atlantic-1ケーブルを経由して、イングランドのコーンウォール海岸の指のような部分にあるスキュージャックの町に向かうかもしれません。
フランスでディーター・ディラードと話しているとき、これらの回路が頭に浮かんでいました。ディラードは、自分の仕事に対する熱意から誰にでも説明できるような、親しみやすいエンジニアの1人です。彼は地中海のケーブル敷設船に乗ってケーブル事業を始め、数十年かけてOrange MarineのCEOにまで上り詰めました。同社は、世界で稼働中の海底ケーブルの18%近くに相当する164,000マイルを敷設した企業です。また、ケーブルが切れたときに電話する相手でもあります。オレンジ・マリンはトンガのケーブルを復旧した企業ではありませんが（ニュージャージー州に拠点を置くSubcomが復旧した）、ディラードはその方法を熟知しています。
「ケーブル敷設業界は小規模で、全員がお互いを知っています」と彼は語っています。
Microsoft Teamsのビデオ会議で彼の声がはっきりと聞こえました。ニューオーリンズの私とパリの彼との間にある約5,000マイルのケーブルは、ほんのわずかなちらつき程度でした。確かめる方法がないまま、私たちの会話はフランスの大西洋岸のサンティレール・ド・リエから米国のバージニア・ビーチまで伸びるデュナン・ケーブルを経由しているのではないかと想像しました。デュナン・ケーブルは2021年に敷設された比較的新しい大西洋横断ケーブルの1つなので、かなり良い推測だと私たちは同意しました。しかし、米国の大西洋岸とヨーロッパの間には膨大な数のルートがあるため、確信は持てませんでした。
そして、そこにこそ、私たちの大洋を越えた通信の主な保護の1つ、つまり冗長性があると彼は私に語りました。ケーブルを所有する企業や通信コンソーシアムは互いに競争していますが、それでも各社は期限に対する保険として他社に容量を貸し出しているとディラードは述べています。たとえば、BWデジタル社のハワイキ・ケーブルでニュージーランドのビーチからInstagramを更新できない場合、FOMOを刺激しようとするあなたの試みは、代わりに、同名のサザン・クロス・ケーブル・ネットワークが所有するサザン・クロス・ケーブル、またはさまざまな通信会社が所有する他の12の迂回ルートを経由して米国のサーバーに送信される可能性があります。
そしてもちろん、これがトンガを破滅に導いたものでした。2013年に敷設された、地球の他の地域とトンガを繋ぐ孤独な一本のケーブルです。英国国立海洋学センターで海中環境が海底インフラとどのように相互作用するかを研究しているマイケル・クレア氏は、フンガ・トンガの噴火の激しさは誰もが驚いたと語りました。クレア氏が共著者となった論文によると、海底の瓦礫の壁がトンガのケーブルに向かって海底を60マイル以上も吹き飛ばされたといいます。しかし、これほどの勢いは、同様のルートに冗長システムがあっても、トンガ人が緊急時にオンライン状態を維持できなかった可能性があることを示唆しています。
最初の大陸間海底ケーブルは、1866年に当時最大の船だったSSグレート・イースタン号によってニューファンドランドとアイルランドの間に敷設されました。このケーブルは、熱帯のサポジラの木から採れるゴム状の物質で、現代の根管充填にも使用されるガッタパーチャで絶縁された7本の銅コイルで作られ、アトランティック・テレグラフ・カンパニーが運営する2,226マイルの電信リンクを確立しました。もちろん、今日では耐え難いほど遅いとみなされるでしょう。このケーブルで運ばれた最初の公式メッセージは、ヴィクトリア女王からジェームズ・ブキャナン大統領への98語の祝辞で、到着までに16時間かかりました。
もう一つの問題は、銅線を電気が通ると電力がなくなり、モールス信号の短点や長点がぼやけて不明瞭になり、電信士たちの生活が苦しくなることでした。そして、そのケーブルは長くは持ちませんでした。ケーブルの発音を落ち着かせようとして、ケーブル敷設の伝説では嫌われている、会社の騒々しい主任エンジニア、ワイルドマン・ホワイトハウスは、単にさらに電気を流しただけで、絶縁体が焼け、電線が焼けてしまいました。
数年後、ホワイトハウスの職場のライバルでより聡明なウィリアム・トムソンがミラー検流計を発明し、電気パルスのより正確な表現が可能になり、ついにヨーロッパと米国はリアルタイムで日常的に会話できるようになりました。この窮地を救った功績により、ヴィクトリア女王はトムソンを「ケルビン卿」に昇格させました。そう、絶対零度を発明したケルビンです。トムソンはその後莫大な財産を築きました。
1956年までに、はるかに大容量の同軸ケーブルの登場により、銅の海底線が置き換えられ始めました。これにより、1920年代後半から天候の良いときのみ、無線でしか不規則にしかできなかった大洋を越えた電話通話がより鮮明になりました。1988年には光ファイバー・ケーブルが登場しました。このケーブルは、長いガラスのつるに光パルスを送信することで機能し、それ以前のものはすべて時代遅れになりました。
最初の大洋横断電報は98語の電報で、到着までに16時間かかりました。
新しいケーブルは、古いものと同様に、19世紀の交易ルートに沿っています。これは、人間の交流、移住、そして多くの場合、支配の古い経路に沿っています。TeleGeographyの地図では、南米とオーストラリアは互いにあまり話すことがないようです。しかし、最初に設置された海底ケーブルの中には、英国の電信事業者とインドやオーストラリアの植民地の同僚を結ぶものがありました。MicrosoftとMetaの合弁事業である新しいAmitiéケーブルは、人類が最も多く通過した海路の1つに沿って、米国と英国の間で毎秒400テラビットのデータを転送します。今年後半に運用開始予定のMetaの計画中のAnjanaケーブルは、スペインから新世界へのコロンブスのルートを示すものになる可能性があります。
ケーブルをA地点からB地点まで運ぶ作業は、音響探知機を駆使した特別な調査船から始まります。ソナーの読み取り値は、非常に高い解像度を提供する船上のコンピューター群に送られ、技術者は海底が砂か硬い岩かを確認できます。これらのデータを使用して、予定のルートにできるだけ近い場所にケーブルを通すための通路が描かれます。通路の幅は通常、ケーブルが敷設される深さの2倍または3倍で、崖や溝などの海底構造物を迂回する余地がいくらかありますが、それほど多くはありません。調査船が通行不能な障壁（たとえば、海図に記載されていない急な傾斜）に遭遇した場合、船は後退して、予定ルートにできるだけ近い別のルートを再計画することしかできません。
海底地図の作成にはこれほどハイテクが使われているのに、かわいそうなトンガ人たちはどうやって火山のすぐ近くにケーブルを敷設することになったのでしょうか。クレア氏は、ケーブルのルートには避けられない2つの要因があると指摘しました。まず、トンガの火山の噴火は1000年に一度の出来事でした。ケーブルの予想寿命は約25年なので、賭けに出る価値はあったと彼は私に語りました。次に、海底ケーブルは非常に高価です。1マイルあたり8万ドル以上かかるため、調査船は陸上の人々が引いたルートにできるだけ近いルートをたどることでポイントを得られます。しかし、火山は特に南太平洋で依然として死角になっているとクレア氏は語っています。
海底に物理的にケーブルを敷設するとなると、1860年代のSSグレート・イースタン号の乗組員は、今日のオレンジ・マリンの船の乗組員が行っていることを理解していただろうとディラードは言います。「すべてはケーブルとフックです」と彼は言います。「プロセスの仕組みはほとんど変わっていません」
海底ケーブルを敷設するプロセスは、数千マイル、数トンに及ぶケーブルを、オレンジマリン社の船舶ルネ・デカルト号などの特殊な円形容器に巻き付けることから始まります。港でケーブルが船上に送られる際、船上の1人が世界最長の庭用ホースを巻くかのようにケーブルを円を描くように歩かせ、他の乗組員は文字通りケーブルの上に横たわり、ケーブルが引っかかったり、結び目ができたり、張力がかかったりしないようにします。上に向かってケーブルは、容器がいっぱいになるまで、蛇使いのカゴの中の蛇のように、自分自身の上に巻き付いていきます。何十人ものチームが24時間体制で作業しても、船にケーブルを積み込むのに4週間もかかります。全長約475フィートのルネ・デカルト号には、太平洋を途切れることなく横断する線を敷設できる長さの約5,000マイルのケーブルを積み込むことができます。
海上では、デッキから海底までケーブルを繰り出すのは時間のかかる作業ですが、それは基本的にたるみを管理するためです。たるみをどの程度確保するかを考えるのは頭の痛い作業だとディラード氏は言います。たるみが多すぎると、ケーブルは海底にたるみ、地図に載らないほどぐちゃぐちゃになります。たるみが少なすぎると、海底の隆起の間に綱のように漂い、水上艦に引っかかって着岸ステーションにたどり着けなくなる可能性があります。
オレンジマリンの水深測量船が数か月前に実施した詳細な調査に従い、ルネ・デカルトは時速約9マイルで前進します。ケーブルが水中の傾斜を下っている場合はより速く、上り坂の場合はより遅くなることがあります。船の各動きは、差動GPSと呼ばれるシステムによって誘導されます。これは、船全体だけでなく、船首と船尾がセンチメートル単位で異なる座標セットを占めることを可能にするシステムです。これらの座標は、ケーブルの繰り出しの速さや遅さを誘導する別のコンピューターバンクに入力されます。
ケーブルの両端には陸揚げ局があり、大きさは家ほどあることもよく、通常は目立たない海辺の集落にひっそりと設置されています。賑やかな港ではなく、港の近くにあります。これは、ケーブルが目立たず、船舶や漁船の往来で引きずられるハードウェアから離れた場所に設置される業界の慣例です。陸揚げ局の基本的な目的は、各ケーブルの中央に走る髪の毛ほどの細い光ファイバーガラスの蔓に、データを運ぶ光周波数を発射することです。この光が陸揚げ局間の非常に長い距離を移動し、本来の強さを維持するために、ケーブルの両側から、光ファイバーの芯を覆う銅スリーブに約10,000ボルトの電気が送り込まれます。この電気は、リピーターと呼ばれる信号増幅器に電力を供給します。この交流電圧はすべて海底自体に接地されているとディラードは説明します。
中継器はケーブルに沿って約50マイル間隔で海底に設置されています。各中継器は圧力室になっており、重さは約500ポンドで、ケーブルに膨らみを作り、蛇に飲み込まれたネズミのような形になります。中継器の内部には、私たちの電子メール、新聞購読、猫の動画を構成する光子を沿わせるために、エルビウムの小さな螺旋状の軌道が充電されています。
ケーブルの航路で最も危険なのは、陸揚げステーション付近の浅瀬を通る部分です。深さ約3,000フィート未満のケーブルは、通常は鋼鉄の棒で補強され、岸に近いところでは鋳鉄製のパイプで補強されます。この航路では、ケーブルは通常地中に埋設されます。この目的のために、たとえばルネ・デカルト号には巨大なプラウが装備されており、これを降ろして海底に溝を掘り、プラウの後端から溝にケーブルを敷設します。
そして、水深が浅くなりすぎて船自体が進めなくなると、ケーブルは一連の気球に乗せられて岸まで浮かべられます。気球は数フィートごとに1つずつ設置され、ケーブルを水面に沿って保持しながら、技術者の集団がケーブルを岸の差し込み口まで誘導します。その後、気球は切り取られ、ケーブルの最後の数ヤードは地中に埋められ、最後の端は情報スーパーハイウェイの次の停留所となる陸地のネットワークに配線されます。
トンガや、昨年春に南アフリカ周辺で発生したSEACOMやEASSyのケーブル切断などの最近の障害が明らかにしているように、ネットワーク上ではトラブルが発生する可能性があり、実際に発生しています。また、ネットワークを台無しにするのに必ずしも火山のような壊滅的な出来事が必要なわけではありません。実際、噴火、地震、異常な電流などの自然現象は、切断の約12％を占めるにすぎません。世界中に配備されているオレンジマリンの6隻の船舶が対応する最も一般的な緊急事態は、錨の引きずりでケーブルが切断されたり、漁船がケーブルを絡め取って切断したりするケースです。
しかし、いったいどうやって、何千マイルにも及ぶ海の底のケーブルの断線箇所を見つけるのでしょうか。陸揚局の電気技師にとっては、それは比較的簡単なプロセスです。それは、拡散スペクトル時間領域反射測定法です。簡単に言えば、陸揚局はソナーのように特別な電気的な「音」を発し、その反響を待ちます。いわゆる拡散スペクトル信号とは、ケーブル上の他の電気ノイズと区別できる固有のデジタル指紋にスクランブルされることを意味します。音の跳ね返りによって、ケーブル事業者は断線の座標を検出できます。
海の底にある何千マイルものケーブルの断線をどうやって見つけるのでしょうか？
現場に到着した修理船は、再びたるみの問題、いやたるみ不足に対処しなければなりません。ケーブルが調査の厳密な仕様通りに敷設され、海底の輪郭に沿っている場合、ただフックを落として引き抜くことはできません。きつすぎるからです。
その代わりに、船の技術者が鉤縄を下ろし、船がそれをケーブルの下に引っ掛けて、ケーブルを海底からわずかに持ち上げます。船のROVは海底まで降ろされ、そこで鋏を使ってケーブルに向かってかき回し、ケーブルを切断します。この時点で、さらに別のフックを下ろして、ケーブルの緩んだ端を回収し、デッキまで引き上げることができます。
デッキの特別作業場では、脳外科手術のような作業が始まります。ケーブル技術者4人が2人ずつ12時間交代で作業し、深海から引き上げたばかりの断線部分に新しいケーブルを溶接します。ここから、まだ海底にあるケーブルのもう一方の切断端を船上に引き上げ、両端を接合します。この作業には通常数日かかります。
新たに延長されたケーブルが、世界中の航海図に正確に記されている元の座標から外れないようにするために、修理中に追加された余分な長さは、元のケーブルの輪郭に沿って慎重に折り曲げられなければなりません。しかし、これらの小さな追加でさえ、航海図を作成する人々に伝えられ、余分なケーブルのわずかな部分を記録し、できれば回避できるようにします。
人類のデータと通信への渇望が増すにつれ、ケーブルもそれに応じて増大しなければなりません。ディラード氏によると、5年前の時点で、オレンジマリンの6隻の設置船のいずれにも敷設されていたケーブルには、12本の極細の光ファイバーケーブルが含まれていました。6本で人類の問い合わせを一方向に、6本で反対方向に送っていました。現在では、ケーブルには24本の光ファイバーケーブルが含まれており、すでに膨大な帯域幅が約225テラビット/秒に倍増しているといいます。これだけの容量があれば、議会図書館のすべての情報を約12分でボンベイに送信できます。あるいは、より現実的には、日本と台湾の900万人の視聴者が、米国のNetflixサーバーから高解像度の映画を、1本のケーブルの半分で同時に、目立った遅延なくストリーミングできます。
「彼らの能力は想像を絶します」とディラードは言います。
恐ろしいほどの帯域幅にもかかわらず、数十年前に海底で編まれた同じ線を再びたどると、トンガのような国は、単一のケーブルや単一のデータ入出力経路で漂流する恐れがあります。パヌーブ氏が私に語ったように、彼は新しい接続経路を見たいと考えています。ただし、誰かがその費用を支払うよう説得できればの話ですが。インターネットが常に売り文句にされてきた国境のない平等主義の愛のこもったものになるためには、そのハードウェア自体が新しい経路を切り開く必要があります。今のところ、この不均衡は、お金が実際にどこに流れているかを示しています。
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