Подводные кабели связи превратят в сейсмографы: простое решение сложных проблем
Землетрясения и цунами — одни из самых разрушительных событий, с которыми сталкивается человечество, и они крайне непредсказуемы. Даже небольшой сдвиг земной коры или подводный оползень могут вызвать смерть и разрушения в ужасающих масштабах по всему океаническому бассейну.
По этой причине ученые и инженеры работают над более сложными и всеобъемлющими системами обнаружения и раннего предупреждения подобных катаклизмов. Особенно привлекательным вариантом было бы найти способ превратить обширную сеть подводных кабелей связи Земли в гигантскую «сейсмическую сеть».
Мы живем в эру гиперсвязи, а потому принято считать, что мировая паутина существует в беспроводных сетях и благодаря спутниковому Интернету. Однако на самом деле 99% всей передачи данных между странами и на большие расстояния осуществляется по подводным кабелям. Они пересекают океаны и змеятся вдоль береговых линий.
Наземные сейсмометры и океанские сейсмические сети, такие как система глубоководной оценки и отчетности о цунами (DART), могут обеспечить только фрагментарные данные о предполагаемых землетрясениях и цунами. Большая проблема заключается в том, что ударные волны могут двигаться со скоростью звука, а потому если цунами будет угрожать жителям прибрежных районов, то времени на принятие соответствующих мер остается крайне мало. Если бы подводные кабели могли заблаговременно обнаруживать такие события, то отправляли бы предупреждения на берег со скоростью света.
Идея использования подводных кабелей не нова, но большинство методов требовало установки специального оборудования, перепрофилирования старые, неработающих кабелей, а иногда того и другого. Метод Caltech / Google основан на использовании оптоволоконных кабелей, прокладываемых телекоммуникационными компаниями с 1980-х годов.
Лазерные импульсы, используемые для передачи нескольких каналов данных, поляризованы. Если оборудование работает правильно и кабель не поврежден, лазерные импульсы будут сохранять плавильную полярность. При неисправности или повреждении кабеля поляризация меняется. Это означает, что сейсмические события можно отслеживать по кабелю под напряжением со стандартным оборудованием.
Работая с кабелем Кюри, который проходит вдоль западного побережья Северной и Южной Америки от Лос-Анджелеса до Вальпараисо, команда смогла проанализировать поляризацию импульсов со скоростью до 20 раз в секунду. Большую часть времени система оставалась в норме, но если происходило землетрясение или возникали большие океанские волны, поляризация резко изменялась – при этом исследователи могли определить источник проблемы. За девять месяцев они зафиксировали 20 землетрясений средней и большой силы вдоль кабеля, самое крупное из которых произошло у побережья Ямайки силой 7,7 балла.
Следующим шагом будет разработка алгоритма машинного обучения, который позволит автоматически контролировать кабели и игнорировать любые помехи, вызванные перемещением кабеля посторонними факторами.
Попыток использовать проложенные по дну кабели в качестве датчиков землетрясений было уже немало, однако новая разработка не требует ни модификаций старого оборудования, ни новых дорогостоящих приборов