Povandeninių telekomunikacijų kabelių naudojimas žemės drebėjimams aptikti

„Caltech“ seismologai, dirbantys su „Google“ optika, sukūrė metodą, kaip naudoti povandeninius telekomunikacijų kabelius žemės drebėjimams aptikti. Dėl įrangos gali būti patobulintos žemės drebėjimo ir cunamio perspėjimo sistemos visame pasaulyje.

Didžiulis daugiau nei milijono kilometrų šviesolaidžio kabelio tinklas yra Žemės vandenynų dugne. Devintajame dešimtmetyje telekomunikacijų bendrovės ir vyriausybės pradėjo montuoti šiuos kabelius, kurių kiekvienas galėjo nuvažiuoti tūkstančius mylių. Šiandien pasaulinis internetas laikomas tarptautinių telekomunikacijų pagrindu.

Mokslininkai jau seniai ieškojo būdų, kaip kontroliuoti šių panardintų kabelių seismiškumą. Galų gale daugiau nei 70 procentų žemės yra padengta vandeniu, o povandeninių seismometrų įrengimą, stebėjimą ir veikimą yra labai sunku ir brangu stebėti žemės judėjimą po jūromis. Mokslininkai teigia, kad būtų idealu kontroliuoti seisminę situaciją naudojant vandenyno dugne jau pastatytą infrastruktūrą.

Ankstesni bandymai naudoti optinę optiką seismiškumui tirti buvo pagrįsti pažangių mokslinių įrankių pridėjimu or (arba) vadinamųjų „tamsiųjų pluoštų“, šviesolaidžių kabelių, kurie nėra aktyviai naudojami, naudojimu.

Dabar „Caltech“ docentas geofizikoje ongwen han (PhD ’13) և jo kolegos sugalvojo analizuoti šviesą, praeinančią per „apšviestus“ pluoštus, kitaip tariant, valdant povandeninius kabelius žemės drebėjimams և vandenyno bangoms aptikti be jokios papildomos įrangos. būtinybė. Naująjį metodą jie aprašo vasario 26 dienos žurnalo numeryje Mokslas:,

„Ši nauja technologija daugumą povandeninių kabelių tikrai gali paversti tūkstančių mylių ilgio geofiziniais jutikliais, kad būtų galima aptikti žemės drebėjimus ir galbūt cunamius“, – sako Han Anas. „Manome, kad tai yra pirmasis seisminio stebėjimo sprendimas vandenyno dugne, kurį galima įgyvendinti visame pasaulyje. “Tai gali papildyti esamą sausumos seismometrų ir cunamio stebėjimo lentų tinklą, kad daugeliu atvejų povandeninis žemės drebėjimas ir cunamio aptikimas būtų daug greitesnis.”

Kabeliniai tinklai naudoja lazerius, kurie per stiklo pluoštus, sujungtus su kabeliais, siunčia informacijos impulsus, kad perduotų duomenis į imtuvus kitame gale 200 000 kilometrų greičiu. Optimalus kabelių naudojimas, tai yra kuo daugiau informacijos perdavimas per juos – vienas iš operatorių pastebėjimų yra šviesos, praeinančios per pluoštus, apkrova. Lazerio šviesa yra poliarizuota kaip ir bet kuri kita šviesa, praeinanti per filtrą. Tai reiškia, kad jo elektrinis laukas svyruoja tik viena, o ne kuria kryptimi. Valdant elektrinio lauko kryptį, vienu metu tuo pačiu pluoštu gali praeiti keli signalai. Priėmimo gale prietaisai patikrina kiekvieno signalo apkrovos būseną, norėdami pamatyti, kaip jis pasikeitė kabelio kelyje, kad įsitikintų, jog signalai netrukdo.

Mokslininkai sutelkė dėmesį į Curie kabelį – povandeninį optinio pluošto kabelį, besitęsiantį daugiau nei 10 000 kilometrų palei Ramiojo vandenyno rytinį kraštą nuo Los Andželo iki Valparaiso, Čilėje. (Nors Han Anas teigia, kad šią techniką galima naudoti daugelyje šimtų povandeninių kabelių, kertančių pasaulį).

Visų rūšių trikdžiai žemėje, tokie kaip temperatūros pokyčiai ir net žaibas, gali pakeisti šviesos apkrovą šviesolaidiniais kabeliais. Kadangi Hannas his ir jo kolegos nustatė, kad giluminiame vandenyne temperatūra yra beveik pastovi, nes yra labai mažai trikdžių, atsako pokytis iš vieno Curie kabelio galo į kitą išlieka gana stabilus.

Tačiau per žemės drebėjimus, kai audros sukelia dideles bangas vandenyne, apkrova staiga smarkiai pasikeičia, ir tai leidžia tyrėjams lengvai aptikti tokius įvykius duomenyse.

Šiuo metu, kai žemės drebėjimai įvyksta už kelių kilometrų, seisminės bangos gali užtrukti kelias minutes, kol bus galima išbandyti žemės bangas. Naudojant naują technologiją, visas povandeninio kabelio ilgis veikia kaip vienas jutiklis griežtai kontroliuojamoje srityje. Apkrovą galima išmatuoti 20 kartų per sekundę. Tai reiškia, kad jei žemės drebėjimas užklupo tam tikrą teritoriją, per kelias sekundes galima išsiųsti perspėjimą potencialiai nukentėjusioms vietovėms.

Per devynis bandymo mėnesius naujame tyrime (nuo 2019 m. Gruodžio mėn. Iki 2020 m. Rugsėjo mėn.) Mokslininkai rado apie 20 smūgių palei Kurio kabelį, įskaitant 7,7 balų žemės drebėjimą, kuris sausio mėnesį įvyko netoli Amerikos. 2020 m. 28 d

Nors tyrimo metu cunamis nebuvo nustatytas, mokslininkams pavyko nustatyti poliarizacijos pokyčius, kuriuos sukelia vandenyno navikai, kilę iš Pietų vandenyno. Jie mano, kad per šiuos įvykius poliškumas pasikeitė dėl slėgio pokyčių palei jūros dugną, kai kabeliu prasilenkė stiprios bangos. „Tai reiškia, kad galime aptikti vandenyno bangas, todėl tikėtina, kad vieną dieną pavyks aptikti cunamio bangas“, – sakė Han Ann.

Zhan և Caltecho kolegos dabar kuria mašininio mokymosi algoritmą, kuris galėtų aptikti žemės drebėjimų ar vandenyno bangų sukeliamus poliarizacijos pokyčius, o ne kai kuriuos kitus sistemos pokyčius, pavyzdžiui, laivo ar krabų perjungimo kabelį. Jie tikisi, kad visą aptikimo-pranešimo procesą galima automatizuoti, kad būtų suteikta svarbi informacija, be to, kad kvepia duomenys, kuriuos renka pasaulinis sausumos seismometrų tinklas – Gilaus vandenyno cunamio vertinimo (DART) pranešimų sistema. Vykdo Nacionalinės vandenynų ir atmosferos administracijos Nacionalinis nacionalinių atmosferos duomenų centras.

Nuoroda. Zhongwen Zhan, Mattia Cantono, Valey Kamalov, Antonio Mecozzi, Rafael Müller, Shuang Yin ir Jorge C. Castellanos, „Seisminė և vandens banga, paremta optine apkrova, paremta transokeaniniais kabeliais“, 2021 m. Vasario 26 d. Mokslas:,
DOI: 10.1126 / mokslas. Abe6648:

„Han Ani“ bendraautoriai yra „Caltech“ doktorantas Jorge Castellanos (MS ’18); „Google“ tyrėjai Mattia Canto, Valey Kamalov, Rafael Mueller և Shuang Yin; և Antonio Metzozzi iš Akvilos universiteto Italijoje.

„Caltech“ tyrimus finansavo Gordon & Betty Moore fondas.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Išradingi vandenyno mikrobai puikiai renka maistą, kai jo trūksta

Coscinodiscus wailesii diatoma su pritvirtinta Pseudovorticella coscinodisci ciliarine epibionte. Brūkšninės linijos gaunamos iš srautų, kuriuos generuoja silikatiniai epibionai. Šaltinio vaizdo įrašas buvo...

Netikėti pterozaurai lengvai galėjo skristi

Nuotraukoje pavaizduota Pterodaustro guinazui banda. Autorius: dr. Markas Wittonas Naujai suformuoti pterozaurai galėjo skristi, tačiau jų skraidymo įgūdžiai galėjo skirtis nuo suaugusiųjų pterozaurų. Pterozaurai -...

Žindymas – net kelias dienas – susijęs su mažesniu vaikystės kraujospūdžiu

Net keletą dienų žindomų kūdikių kraujospūdis 3 metų amžiaus yra žemesnis nei vaikų, kurie niekada nemaitino krūtimi. Žindomų naujagimių kraujospūdis yra žemas, neatsižvelgiant į jų...

Dirbtinio intelekto naudojimas norint rasti senėjimo cheminius junginius

Iki Surėjaus universitetas 2021 m. Liepos 24 d Surrey universitetas sukūrė dirbtinio intelekto (AI) modelį, kuris identifikuoja sveiką senėjimą skatinančius cheminius junginius, atverdamas kelią farmacijos naujovėms,...

NASA apdovanojo „SpaceX“ sutartį su „Europa Clipper“ misijos įkūrimu

Jis yra NASA 2021 m. Liepos 24 d Šis vaizdas, patikslintas 2020 m. Gruodžio mėn., Rodo NASA erdvėlaivį „Europa Clipper“. Vidaus vandenynams padvigubėjus žemės vandenynų...

Newsletter

Subscribe to stay updated.