Новости

Jul 07, 2023

Лазеры сейсмического мониторинга могут стать будущим для защиты кабелей глобальной связи

Статья от 13 июня 2023 г. Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, обеспечив при этом содержание

Особенность от 13 июня 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Ханна Берд, Phys.org

Глубины океанов являются домом для сложной экосистемы морских организмов, а также для обширной сети кабелей, охватывающих весь земной шар и обеспечивающих связь. Землетрясения и цунами потенциально могут повредить эти важные кабели. Поверхность Земли более чем на 70% состоит из воды, что создает проблему для ученых, следящих за этой сейсмической активностью.

Однако сами кабели предлагают потенциально новую технику мониторинга сейсмической активности с использованием лазерного света. В недавнем исследовании исследователей из Geo-Ocean и их сотрудников, опубликованном в Earth and Planetary Science Letters, использовалась лазерная технология, называемая оптической рефлектометрией Бриллюэна во временной области (BOTDR), для мониторинга структурного состояния этих кабелей практически в реальном времени. Обычно этот метод используется для мониторинга крупных инженерных проектов, таких как плотины и мосты. Применение этой технологии на подводных лодках означает, что кабели, подверженные повреждениям, могут быть быстро идентифицированы для ремонта.

Ученые использовали дистанционно управляемый аппарат, чтобы проложить 6-километровый кабель для измерения деформации на глубине 2100 метров под поверхностью моря. Он был прикреплен к огромному оптоволоконному кабелю длиной 29 км для измерения сейсмической активности на шельфе Катании, Сицилия. Это включало в себя запуск лазера (состоящего из сотен тысяч импульсов в течение двух часов) через один конец оптоволоконного кабеля и обнаружение точек, в которых свет рассеивался от дефектов, и выделение областей, где кабель был каким-либо образом деформирован.

За 21 месяц, начиная с октября 2020 года, они обнаружили, что длина кабеля увеличилась в среднем на 2,5 см, что было связано с деформацией, вызванной натяжением в месте пересечения кабеля разломом Северный Алфео на морском дне. Эта область подвержена сдвиговым разломам (когда две тектонические плиты скользят мимо друг друга), хотя на исследуемом участке произошла субдукция узкой плиты под Ионическое море под северо-востоком Сицилии, что привело к деформации, достигающей 500 м в обоих направлениях от точка пересечения разлома.

В ходе дальнейших испытаний было развернуто 79 мешков с песком весом по 25 кг каждый с интервалом в 120 метров вдоль кабеля, в результате чего кабель утонул в мягких отложениях внизу и растянулся на 4 см. Важно отметить, что это растяжение не ограничивалось только областью падения мешков с песком, а фактически затрагивало удвоенную длину интервалов. Это важный вывод, поскольку заглубление кабелей связи под тяжелым грузом, вызванным, например, движущимися блоками или осадком осадка при движении разломов, сильными придонными течениями или потоками мути (водно-наносная смесь, быстро стекающая по склону со скоростью до 20 метров в секунду) может оказать существенное влияние на способность кабелей связи выдерживать такое натяжение и сохранять свою целостность.

Несмотря на это, есть и положительные новости, поскольку упругие свойства кабеля означают, что часть напряжения со временем рассеивается; следовательно, кабель имеет некоторый потенциал «исправить» повреждение и, следовательно, с меньшей вероятностью полностью сломается.

Район Италии, охваченный исследованием, в прошлом переживал разрушительные землетрясения, такие как событие 1693 года, которое привело к гибели 12 000 человек только в Катании, или недавнее землетрясение 1908 года, когда до 82 000 человек трагически погибли в районе, известном как Калабрийская арка, частью которой является Катания. Новое использование лазерной технологии может означать, что сейсмическую активность можно будет идентифицировать до землетрясения и дать время для планирования стратегий, которые могли бы смягчить ущерб жизни, инфраструктуре и нашим коммуникациям.