Оптоволоконные кабели могут сообщать о возможных землетрясениях

Когда дело касается землетрясений, чем раньше поступит предупреждение, тем лучше. Несмотря на то, что современные сейсмометры с высокой точностью могут определять даже незначительные колебания, у них относительно небольшой радиус действия, и они дорого стоят. Однако недавнее исследование, проведенное в Стэнфорде, показало, что надежная система обнаружения землетрясений уже существует и находится прямо у нас под ногами. Речь идет об оптоволокне, обеспечивающем высокоскоростной интернет в городах.

Поскольку передача данных в оптоволокне производится с помощью света, можно без труда измерить скачки светового сигнала. Эта технология, известная как распределенное акустическое зондирование (DAS), уже активно применяется в нефтегазовой отрасли.

Принцип работы DAS заключается в том, что когда свет распространяется по волокну, он сталкивается с различными примесями в стекле и отскакивает назад, – говорит Эйлин Мартин, соавтор исследования. – Если бы волокно было полностью неподвижным, этот сигнал всегда бы был одинаковым. Но если волокно начинает растягиваться в некоторых областях из-за вибрации или деформации, сигнал изменяется».

Чтобы проверить, могут ли эти типы кабелей использоваться для мониторинга и измерения землетрясений, в Стэнфорде установили 4,8 км оптического волокна, выложив его в форме восьмерки. Оно было снабжено дополнительными лазерными элементами, предназначенными для фиксации любых движений.

Эту волоконно-оптическую сейсмическую обсерваторию запустили в сентябре 2016 года, и в первый же год работы она смогла зарегистрировать более 800 инцидентов. Самый масштабный из них – землетрясение магнитудой 8,2 баллов, разрушившее центральную Мексику 8 сентября этого года. Примечательно, что его эпицентр находился на расстоянии примерно 3220 км от установки в Стэнфорде. В результате исследователи пришли к выводу, что волоконно-оптическая сейсмическая обсерватория может точно определять землетрясения».

Сигнал землетрясения в Мексике, зафиксированный стэнфордской сейсмической обсерваторией. 8 сентября 2017 года. Фото: Siyuan Yuan 

Более того, сейсмическая обсерватория способна различать S- и P-волны, проходящие под землей с разной скоростью. P-волны обычно поступают гораздо раньше, чем S-волны, но они намного слабее. Поэтому их обнаружение является ключевым компонентом эффективной системы раннего предупреждения.

Хотя волоконно-оптическая обсерватория продемонстрировала впечатляющие результаты, исследователи отмечают, что традиционные сейсмометры по-прежнему более чувствительны. Однако у их системы есть свои преимущества. В первую очередь, это доступность и экономичность.

«Мы можем постоянно слушать подземные толчки, используя ранее существовавшие оптические волокна, – говорит Бионди. – Каждый метр оптического волокна в нашей сети действует как датчик, и его установка стоит менее одного доллара. Вы никогда не сможете создать сеть с использованием обычных сейсмометров с таким типом покрытия, плотностью и ценой».

Источник.