文章总结: 本文分析了海底电缆的战略脆弱性及防御现状,指出电缆面临捕鱼、锚具及蓄意破坏等严峻威胁。报告探讨了现有修复机制的局限性,评估了自愈材料、水下机器人及人工智能等新兴技术在提升响应速度中的应用潜力,并提出应通过加强采购改革、促进军民合作及完善国际法规来增强基础设施韧性与国家安全。 综合评分: 90 文章分类: 威胁情报,安全建设,解决方案,政策法规,网络安全
海底电缆:战略脆弱性与防御影响
原创
所长007 所长007
蓝军开源情报
2026年1月18日 11:01 山东
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【导读】
2026年1月13日,卡兰论文系列的第四期发布报告《海底电缆:战略脆弱性与防御影响》,报告追溯了海底电缆的发展历程,从最初的电报线路到近期波罗的海和红海的破坏袭击事件。
报告探讨了修复方法,分析了全面防护的局限性,并提出了加速修复的措施。本文涵盖了关键问题,包括修复时间、电缆深度、拖网风险、多处电缆同时被切断的影响、英国特有的脆弱性以及所需的工具和成本。此外,报告还探讨了自动化和人工智能如何改进检测和修复工作。最后,报告评估了应对2015年俄罗斯威胁预警的措施演变情况,指出尽管安全措施仍存在不一致之处,但已出现取得进展的迹象。
本文探讨了诸如自愈电缆、机器人集群、挪威Eelume公司的自主水下航行器以及康士伯Ferrotec公司的机器人等新兴技术。最后,我们为国防领域提出建议,重点关注加强采购和加快沟通,并探讨不同部门如何开展合作。
本文采用严格的基于案例的分析方法,将近期事故数据与历史和技术分析相结合,以全面了解海底电缆现状。
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关键词:海底电缆,战略脆弱性,防御影响,自愈电缆,机器人集群,自动化,人工智能修复
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编译 l 所长007
来源 l 蓝军开源情报(ID:Lanjunqingbao) 转载请联系授权(微信号:Lanjunqingbao2081)
海底电缆对国防至关重要,它为军事情报、联盟和经济稳定提供安全的数据通信。这些海底电缆面临着各种各样的威胁,从渔具缠绕等日常事故到蓄意破坏,后者对英国等岛国的打击尤为严重。毕竟,我们依赖这些电缆与这个与世隔绝的世界保持联系。从19世纪原始的电报线,海底电缆已经发展成为如今复杂的光纤网络。这种进步使我们对它们的依赖性日益增强,潜在的中断也可能演变成重大的战略难题。
在俄罗斯混合战术的紧张局势日益加剧的背景下,应对这些威胁比以往任何时候都更加紧迫。本文通过案例研究、军事介入实例、对2015年未被重视的警告的分析,以及石油和天然气行业的新兴理念,对当前形势进行了分析。文章强调了多方利益相关者共同寻求解决方案的必要性,并着重指出采购问题和高超音速研究对于加强国防能力的重要性。
一、历史演变
海底电缆的历史悠久而意义非凡,可以追溯到19世纪中期。1858年,爱尔兰和纽芬兰之间成功铺设了第一条跨大西洋电报电缆,开启了高速、长距离通信的新时代。早期的设计采用铜线,并以古塔胶绝缘,从1850年英国和法国之间的连接发展到19世纪70年代庞大的全球网络。对于英国这样的岛国而言,海底电缆在克服地理孤立带来的挑战方面发挥了关键作用,确保了贸易和通信的重要海上联系。
海底电缆成为大英帝国行政管理和战时情报的重要工具。英国所谓的“全红线”构成了一个庞大的帝国电缆网络,其线路特意穿过英国控制的领土,以最大限度地减少外国干涉并维持战略优势。第一次世界大战期间,英国切断了德国的电缆以破坏德国的通信。这一行动凸显了电缆的双重作用:既是战略资产,也是易受攻击的目标。
二、现代漏洞
20世纪80年代光纤技术的普及极大地提升了传输容量;如今,光缆的直径已超过80万纳米,能够传输海量数据。约70%至80%的事故是由深海拖网、锚、底拖网和挖泥船等渔具造成的,这些渔具会扰乱大片海底。每年大约发生150至200起事故。将光缆铺设得更深(可达8000米)可以保护它们免受水面威胁,但维修难度也随之增加,老化的基础设施(截至2025年4月共有597条光缆)也增加了风险。
预计到2040年,由于数据需求不断增长,光缆总长度将净增48%,如果没有加强维护策略,故障率可能会相应增加。
三、近期威胁
Recorded Future于2025 年 7 月发布的一份报告显示,2024 年至 2025 年间,32 个组织公开宣布了 44 起海底光缆损坏事件。自 2022 年以来,波罗的海至少有 11 条海底光缆遭到破坏,其中 7 至 8 起事件涉及俄罗斯有关联的拖网渔船,发生在 2024 年末至 2025 年初。特别是,光纤电缆的多处断裂,与容量有限的传统铜缆相比,其传输速度可达每秒太比特,可能导致严重的延迟峰值和中断,每天可能造成数十亿美元的损失。
四、十年警示:2015年关于俄罗斯威胁的警告
2015年,《对话》杂志发表的一篇文章警告称,美国担忧俄罗斯潜艇和间谍船在海底电缆附近活动可能通过信息战扰乱世界秩序。文章指出,俄罗斯日益咄咄逼人的行为可能是在为潜在的混合攻击进行侦察,并列举了以往的信息战案例,例如2007年对爱沙尼亚、2008年对格鲁吉亚以及乌克兰的拒绝服务攻击。文章敦促西方国家加快加强信息战能力、培训项目和外交合作,以应对俄罗斯在该领域数十亿美元的投入。
自2015年以来,海底电缆安全措施的制定较为零散,总体而言仍存在一定程度的碎片化。美国的一些举措,例如2021年的“海底电缆安全舰队”和2024年的“四方安全对话”伙伴关系,旨在增强海底电缆的韧性;北约的2023年“海底监测中心”也在加强监视能力。然而,多年来优先考虑传统军事预算而非专门的基础设施防御,造成了持续存在的薄弱环节。在全球冲突升级的背景下,这些脆弱性才逐渐被人们所认识。英国议会2025年9月的一份报告强调了这些差距,并建议英国皇家海军建立一支接受过电缆维修训练的后备力量,以确保在危机发生时能够迅速做出反应。
分析人士指出,目前仍存在一些差距,尤其是在各部门之间的协调方面。例如,如何协调各方努力加强军事机构、民用电信公司以及国际电缆保护委员会等国际组织之间的合作,仍然是一个挑战。加强合作的机制包括:设立一个由所有相关部门代表组成的专门跨部门工作组;改善沟通渠道;以及定期召开协调会议。这些措施有助于解决法律和责任归属方面的复杂问题,这些问题往往会使全面防御策略变得复杂。
五、关于快速维修必要性的案例研究
红海(2025):在地缘政治紧张局势加剧的背景下,沙特阿拉伯吉达附近SMW4和IMEWE海底光缆多次遭到破坏,目前正在调查中。这引发了人们对胡塞武装相关海上活动和拖锚的担忧。这些事件导致亚欧走廊沿线大范围互联网中断,造成网速变慢、访问不稳定和延迟增加,使跨境数据流和云计算面临经济风险。9月6日发生的事件导致微软Azure用户从世界协调时上午5:45开始延迟增加,影响了阿联酋、巴基斯坦和印度的服务。虽然在9月7日晚间通过重新路由部分恢复了服务,但由于许可延误、保险限制以及受冲突影响地区的不稳定,物理修复可能需要数周甚至数月时间。
波罗的海(2024-2025 年):四起事件导致八条电缆断裂,其中大部分是所有权不明的船只用锚拖拽造成的。这导致短暂的断电持续数天或数周,使有限的维修资源捉襟见肘,并因加强巡逻而加剧了北约内部的紧张局势。
六、现有工具、局限性及军队的作用
目前,电缆维修主要采用光时域反射仪或电测法进行故障检测。这些方法利用遥测技术将故障位置精确到公里级。专用船舶会部署抓钩回收电缆,切除损坏部分,接上备用光纤(每次光纤接续最多需要16小时),然后重新铺设并留出松弛环。在浅水区(水深小于 2000 米),会使用犁式掩埋机或遥控潜水器进行进一步保护。这一流程近百年来未曾改变,平均耗时 10 至 20 天。解决严重或多处故障可能需要长达八周的时间。每次计划内光缆维修的成本在 50 万美元至 100 万美元之间。计划外维修的成本可能高达 1200 万美元。
据估计,全球电缆维修船队约有 60 艘船舶。到2040年,约65%的船舶将达到使用寿命终点,导致船舶调配延误和积压订单不断增加。为满足预计需求,到2040年至少需要15艘新船来替换老旧船舶,亚洲地区还需要额外5艘。根据TeleGeography于2025年9月18日发布的一项分析,全球维修船队的现代化改造预计耗资约30亿美元。目前,船舶年故障率已达150-200起,其中70-80%的故障源于拖网捕鱼,给维修能力带来压力。
区域实例说明了这些限制:10 月 15 日,PTCL报告称已完成海底电缆的维修,恢复了与巴基斯坦的连接,但由于其依赖迪拜和新加坡的远距离维修站,延误情况进一步加剧。
更深的部署深度,有时可达 8,000 米,可以减少暴露于水面威胁的风险,但回收作业的实际深度仅限于约 6,000 米。拖网作业仍然是一个主要的风险因素,造成了 50-60% 的事故。一项 2025 年针对“影子船队”的研究也发现,老旧、维护不善且所有权结构不透明的船舶会增加意外风险。
多根光纤束被切断,例如2025年发生在红海的那起事件,将会产生更大的影响,导致每秒太比特级的容量集中损失,并造成人工智能工作负载和高频交易的级联延迟。保障海底电缆安全仍然是一项艰巨的挑战,持续监控408,175平方海里(140万平方公里)的区域是不切实际的。在国际水域,法律障碍进一步加剧了问题的复杂性,因为管辖权界限往往不明确,追究破坏行为的责任也极其困难。
解决这些问题需要法律改革和外交手段的改进。加强《联合国海洋法公约》下的国际规则可以有效应对海底电缆破坏行为,并明确公海法律。与国际电信联盟等组织开展合作,可以实现实时数据共享,并提高追踪攻击的能力。全球监测成本过高,因此,建立系统备份,并通过备件和智能分析加快维修速度是可取的。海底电缆的维修深度可达约6000米,但更深的深度几乎无法修复。
国际电缆保护委员会的“捕鱼,不捕电缆”运动提高了公众意识,但执法力度仍然薄弱。与主要电缆线路沿线国家达成协议可以加强监测并加快维修速度。环保涂层,例如可生物降解的绝缘材料,可以最大限度地减少对环境的影响,提高电缆的耐久性,并进一步减少电缆被拖网缠绕的情况。
海军力量在这些海上安全行动中发挥着关键作用,北约部署训练有素的潜水员进行破坏训练和持续巡逻便证明了这一点。美国海军特种部队定期监控重要地点,而波罗的海盟国则应对新出现的混合威胁。加强在T到周边的军事存在凸显了该地区更广泛的安全关切。总而言之,这些任务表明,威慑脆弱海域的威胁已成为国防议程的重中之重。
七、创新与倡导
未来的韧性将取决于能否在 2015 年被忽视的主动信息战防御呼吁的基础上,整合新技术来应对不断演变的威胁。
- 应对威慑
加强威慑需要法律和技术两方面的措施。人工智能赋能的海上监视传感器、对《联合国海洋法公约》的修订以及扩大北约巡逻范围至关重要。美国《海底电缆管理法》强化了这些威慑手段。诸如Windward公司的Maritime AI和北约系统等人工智能优化的船舶跟踪工具,已经能够识别沿电缆线路行驶的可疑慢速船舶,从而提高对干扰行为的早期检测能力。
- 加速维修
扩建和现代化老旧的电缆维修船队将减少维修延误。目前,约有65%的此类船舶计划于2040年前退役。印太地区计划到2027年投资130亿美元建造新的电缆维修船,这将为其他地区的替换计划提供借鉴。类似的全球计划需要建造15艘新船,每艘造价5000万至7000万美元,并在战略区域建设后勤设施,耗资15亿至20亿美元。此外,还将根据维修站的数量和位置,拨款2亿至4亿美元用于预置维修工具包。
- 石油和天然气行业给国防带来的经验教训
石油和天然气行业为韧性提供了一个有益的类比。由于计划外停机可能造成每天 50 万至 100 万美元的产量损失,运营商正在大力投资冗余和自动化。Equinor 利用海底数据和人工智能进行预测性维护,凸显了这一数字。这些压力推动了海底电缆生态系统的成熟。
2024 年,石油和天然气海底电缆市场价值 46 亿美元,预计到 2033 年将达到 109 亿美元。此外,预计到 2025 年,年度电缆安装量将超过 1350 纳米(2500 公里)。Equinor和壳牌等公司正在采用电信级光纤技术和数字孪生模型进行电力电缆监测和海上作业,通过自动化和减少人为干预,实现了 85% 至 90% 的效率提升。
战略与国际研究中心对新加坡混合防御模式的研究表明,人工智能的整合可以运用类似的原理增强海底防御能力。预计到2033年,海底通信电缆将以每年12.5%的速度增长,这主要归功于此类技术创新。
八、自动化和预测性维护
预测分析和数字孪生技术,类似于Equinor的海底监测,可以将维修时间缩短一半,并最大限度地减少人为干预。包括Eelume的M系列在内的自主遥控潜水器和自主水下航行器目前正在执行例行检查和小型维修。人工智能维护模型可以预测冲刷和侵蚀,从而预防高达50%的停航事故。自动化已经开始帮助提高检测和响应能力。Windward的海洋人工智能系统在10月15日检测到可疑船舶活动,分布式声学传感技术捕捉到了拖网作业和锚泊运动产生的振动特征,展示了实时监测的潜力。
九、现有工具和差距
传统方法使用抓钩,并借助遥控潜水器来回收受损电缆段。光时域反射仪或分布式声波传感用于故障检测。新型工具,例如安立 MW90010B 等相干光时域反射仪系统,可提供更高的精度,而横河电机的实时监测和Wirescan的非侵入式检测也提高了诊断精度。然而,识别破坏行为仍然具有挑战性,调查成本高昂,冲刷监测仍然主要以被动响应为主。
十、新兴技术:迈向完全自主
含有微胶囊或纳米颗粒的自愈电缆可以自动密封微小切口,从而可能减少 50% 至 70% 的维护需求。机器人解决方案正在迅速发展:受蜗牛式运动启发而设计的自主水下航行器群和柔软的自愈机器人可以协同工作,利用人工智能驱动的决策来识别和修复损伤。嵌入智能电缆中的纳米传感器可以增强对冲刷和侵蚀的监测,并有助于地震和环境监测。
挪威在该领域的创新处于领先地位。康士伯铁工公司的“鹦鹉螺”机器人项目于2025年获得北约1400万美元的资助,将建造一个3D打印的干式水下作业舱,用于船舶维修,并可轻松改装用于电缆维护。同样,Eelume公司与Maritime Robotics公司合作开发的M系列自主水下航行器可在1000米以上的深度作业,进行精准的检测和维护。Equinor公司的预测性人工智能系统已将钻探工作量减少了高达90%,也可用于提高海底电缆维护的效率。
自愈材料与机器人集群相结合,可打造近乎零接触的系统,将停机时间减少高达70%。人机混合监控可以解决深水作业中的电力和耐久性挑战。到2040年,至少新增15艘船舶的船队将支持这一转型。
十一、AI协调的混合群体网络
为了应对英国海峡和波罗的海等重要航道日益增长的风险,本文提出了一种人工智能赋能的混合集群网络。该系统结合了自主水下航行器集群、自愈电缆和卫星连接的传感器,可将维修时间缩短一半并增强系统的韧性。
基于挪威Eelume公司的M系列和Kongsberg Ferrotec公司的Nautilus设计,自主水下航行器集群可在6000米深度作业,并能检测故障,包括拖网作业造成的损坏(占故障总数的50%至60%),从而优先进行维修。嵌入纳米传感器的自愈电缆可自动修复轻微破损,将人工干预的需求减少50%至70%。
Windward公司的人工智能卫星数据可实现对船舶的持续监控,并有效阻止破坏行为。假设2026年波罗的海三条光缆被切断,导致亚欧之间25%的通信中断,那么这批水下航行器集群可以在48小时内从英国枢纽部署到位,从而在七天内恢复通信,而不是通常的八周。2026-2031年,这项为期五年的试点项目预计耗资约5亿美元,其中3亿美元用于自主水下航行器集群,2亿美元用于光缆升级。该项目将提升石油和天然气行业的效率,并增强盟国的韧性。
十二、维护中的自动化和人工智能
目前的系统利用人工智能分析遥测数据,并采用分布式声学传感技术检测振动。未来的系统应扩展这些功能,包括船舶跟踪警报和利用遥控潜水器进行自主维修,从而降低人为风险并缩短响应时间。数字孪生技术的集成将支持预测性维护和仿真,从而降低高达70%的成本,并避免大约一半的停机事故。
十三、优先考虑建议
1.舰船和自动化采购改革:简化采购流程,以便更快地将新兴技术纳入国防预算。
2.协调石油天然气和国防伙伴关系:利用私营部门的专业知识和基础设施加速海底创新。
3.加速人工智能集群集成:开发快速响应的跨领域技术,以提高威慑力和补救速度。
这些措施将使政策制定者能够有效地分配资源,同时解决海底电缆防御中最紧迫的漏洞。
十四、结论
从19世纪铺设的第一条海底电报电缆到如今复杂的光纤网络,海底电缆始终是国家实力、经济稳定和国际安全的基础。随着世界对这些系统的依赖程度日益加深,我们的脆弱性也随之增加。
归根结底,海上韧性有助于陆地韧性,从而加强海上基础设施与国家安全之间密不可分的联系。
英国及其盟友必须采取果断行动,加强这一至关重要的基础设施,并重视各方表达的担忧。投资现代化维修能力、整合人工智能驱动的混合集群技术、通过采购改革加速创新,以及加强军方、石油天然气行业和工业界之间的合作,可以增强这些关键网络所需的韧性。在信息与能源或领土具有同等战略价值的时代,保护世界海底基础设施不仅仅是建议,更是战略要务。
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