Gumamit ng mga cable sa telecommunication sa ilalim ng dagat upang makita ang mga lindol

Ang mga Caltech seismologist, na nagtatrabaho sa mga dalubhasa sa optika ng Google, ay gumawa ng isang paraan ng paggamit ng mga umiiral na mga cable sa telecommunication sa ilalim ng tubig upang makita ang mga lindol. Maaaring mapabuti ng teknolohiya ang mga sistema ng babala ng lindol at tsunami sa buong mundo.

Sa ilalim ng mga karagatan ng Daigdig ay nakasalalay ang isang malawak na network ng mga cable-optic cable, na may bilang na higit sa isang milyong kilometro. Noong 1980s, ang mga kumpanya ng telecommunication at gobyerno ay nagsimulang maglatag ng mga kable na ito, na ang bawat isa ay maaaring libu-libong milya ang haba. Ngayon, ang pandaigdigang network ay itinuturing na pundasyon ng internasyonal na telekomunikasyon.

Matagal nang hinanap ng mga siyentista ang isang paraan upang magamit ang mga cable sa ilalim ng dagat upang makontrol ang seismisidad. Pagkatapos ng lahat, higit sa 70 porsyento ng mundo ang natatakpan ng tubig, at ang pag-install, pagsubaybay at pagpapatakbo ng mga seismometers sa ilalim ng tubig ay lubhang mahirap at mahal upang subaybayan ang paggalaw ng lupa sa ilalim ng dagat. Tamang-tama, sinabi ng mga mananaliksik, ay pagsubaybay sa seismic, gamit ang mayroon nang mga imprastraktura sa ilalim ng sahig ng karagatan.

Ang mga nakaraang pagsisikap na gamitin ang mga optical fibers upang pag-aralan ang pagiging seismisidad ay umaasa sa pagdaragdag ng mga sopistikadong instrumento ng pang-agham at / o paggamit ng tinatawag na “maitim na mga hibla,” na mga fiber-optic cable na hindi aktibong ginagamit.

Ngayon si Zhongwen Zhang (PhD ’13), isang associate professor ng geotechnics sa Caltech, at ang kanyang mga kasamahan ay nakagawa ng isang paraan upang pag-aralan ang ilaw na dumadaan sa mga “naiilawan” na mga hibla – sa madaling salita, mayroon at mayroon nang mga submarine cable – upang makita ang mga lindol at alon ng karagatan nang hindi nangangailangan ng karagdagang kagamitan. Inilalarawan nila ang bagong pamamaraan sa isang isyu ng magazine sa Pebrero 26 Agham.

“Ang bagong pamamaraan na ito ay maaaring talagang gawing mga geophysical sensor ang karamihan sa mga submarine cable upang makita ang mga lindol at posibleng isang tsunami sa hinaharap,” sabi ni Zhang. “Naniniwala kami na ito ang unang solusyon upang masubaybayan ang seismic sa sahig ng karagatan na maaaring ipatupad sa buong mundo. Maaaring mapunan nito ang umiiral na network ng mga ground-based seismometers at buoys para sa pagsubaybay ng tsunami sa maraming mga kaso na ginagawang mas mabilis ang pagtuklas ng mga lindol sa ilalim ng tubig at mga tsunami. “

Nagpapatakbo ang mga network ng cable gamit ang mga laser na nagpapadala ng pulso ng impormasyon sa pamamagitan ng mga hibla ng salamin na nakolekta sa mga kable upang makapaghatid ng data sa bilis na higit sa 200,000 kilometro bawat segundo sa mga tumatanggap sa kabilang dulo. Upang makagawa ng pinakamainam na paggamit ng mga kable – iyon ay, upang makapagpadala ng maraming impormasyon hangga’t maaari sa pamamagitan ng mga ito – isa sa mga bagay na sinusubaybayan ng mga operator ay ang polariseysyon ng ilaw na dumadaan sa loob ng mga hibla. Tulad ng ibang ilaw na dumaan sa isang polarizing filter, ang ilaw ng laser ay nai-polarised – nangangahulugang ang electric field nito ay uma-oscillate sa isang direksyon lamang at hindi sa anumang direksyon. Ang pagkontrol sa direksyon ng patlang ng kuryente ay maaaring payagan ang maramihang mga signal na sabay na pumasa sa parehong hibla. Sa pagtanggap ng dulo ng aparato, suriin ang estado ng polariseysyon ng bawat senyas upang makita kung paano ito nagbago sa landas ng cable upang matiyak na ang mga signal ay hindi halo-halong.

Sa kanilang trabaho, nakatuon ang mga mananaliksik sa Curie cable, isang fiber-optic submarine cable na umaabot sa higit sa 10,000 kilometro sa kahabaan ng silangang gilid ng Karagatang Pasipiko mula sa Los Angeles hanggang Valparaíso, Chile. (Bagaman sinabi ni Zhang na ang pamamaraang ito ay maaaring magamit sa marami sa daan-daang mga cable sa ilalim ng dagat na tumatawid sa mundo.)

Sa lupa, ang iba’t ibang mga kaguluhan, tulad ng mga pagbabago sa temperatura at kahit mga pag-atake ng kidlat, ay maaaring baguhin ang polariseysyon ng ilaw na dumadaan sa mga cable-optic cable. Dahil ang temperatura sa malalim na karagatan ay nananatiling halos pare-pareho at dahil may kaunting mga kaguluhan, ang pagbabago ng polariseysyon mula sa isang dulo ng Curie cable patungo sa kabilang panig ay nananatiling medyo matatag sa paglipas ng panahon, natagpuan ni Jean at mga kasamahan.

Gayunpaman, sa panahon ng mga lindol at bagyo na lumilikha ng malalaking alon sa karagatan, ang polariseysyonasyon ay nagbago bigla at kapansin-pansin, na pinapayagan ang mga mananaliksik na madaling makilala ang mga katulad na kaganapan sa data.

Ngayon, kapag ang mga lindol ay nagaganap na milya sa pampang, maaari itong tumagal nang ilang minuto bago maabot ng mga seismic alon ang mga ground seismometers, at kahit na mas maraming oras upang suriin ang anumang mga tsunami. Gamit ang bagong teknolohiya, ang buong haba ng submarine cable ay gumaganap bilang isang solong sensor sa isang hard-to-monitor na lugar. Ang polarization ay maaaring masukat ng 20 beses bawat segundo. Nangangahulugan ito na sa kaganapan ng isang lindol na nagaganap malapit sa isang tukoy na lugar, maaaring maipadala ang isang babala sa mga lugar na maaaring maapektuhan, sa loob ng ilang segundo.

Sa siyam na buwan ng pagsubok na iniulat sa bagong pag-aaral (Disyembre 2019 hanggang Setyembre 2020), natagpuan ng mga mananaliksik ang tungkol sa 20 katamtaman at malalaking lindol sa tabi ng Curie cable, kabilang ang isang lakas na lindol na 7 na naganap sa Jamaica noong Enero 28, 2020.

Bagaman walang tsunami na napansin sa panahon ng pag-aaral, ang mga mananaliksik ay nakakita ng mga pagbabago sa polariseyasyon dulot ng mga pamamaga ng karagatan na nangyari sa Timog Dagat. Naniniwala sila na ang mga pagbabago sa polariseysyon na naobserbahan sa panahon ng mga kaganapang ito ay sanhi ng pagbagsak ng presyon sa tabi ng dagat habang ang malalakas na alon ay dumaan sa cable. “Nangangahulugan iyon na makakakita tayo ng mga alon ng dagat, kaya’t malamang na isang araw ay makakakita tayo ng mga tsunami wave,” sabi ni Zhang.

Si Zhang at ang kanyang mga kasamahan sa Caltech ay kasalukuyang bumubuo ng isang machine learning algorithm na maaaring matukoy kung ang mga pagbabago sa polariseysyon ay sanhi ng mga lindol o mga alon sa karagatan, kaysa sa ilang iba pang pagbabago sa system, tulad ng isang barko o isang crab na lumilipat ng isang cable. Inaasahan nila na ang buong proseso ng pagtuklas at pag-abiso ay maaaring awtomatiko upang makapagbigay ng mahalagang impormasyon bilang karagdagan sa data na nakolekta ng pandaigdigang network ng mga terrestrial seismometers at buoy sa malalim na sistema ng pagtatasa at pag-uulat ng tsunami sa karagatan (DART), na pinamamahalaan ng National Center para sa Malaking Data ng karagatan at pagsasaliksik sa atmospera.

Sanggunian: “Optical Polarization of Seismic and Water Sensing of Waves on Overseas Cables” nina Zhongwen Zhang, Matthias Canton, Valei Komalov, Antonio Mekoca, Rafael Mueller, Shuang Yin at Jorge K. Castellanos, Pebrero 26, 2021, Agham.
DOI: 10.1126 / science.abe6648

Ang mga kapwa may-akda ni Jean sa papel ay kasama ang mag-aaral na nagtapos sa Caltech na si Jorge C. Castellanos (MS ’18); Ang mga mananaliksik ng Google na sina Matthias Canton, Valle Komalov, Rafael Mueller at Shuang Yin; at Antonio Mecozzi ng Unibersidad ng L’Aquila sa Italya.

Ang pananaliksik sa Caltech ay pinondohan ng Gordon at Betty Moore Foundation.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Ang mga mananaliksik ng Yale ay lumilikha ng isang pandaigdigang mapa ng hindi natuklasang buhay

Kredito: Yale University Wala pang isang dekada matapos mailathala ang "Mapa ng Buhay", isang pandaigdigang database ng mga kilalang species sa buong mundo, ang mga...

Newsletter

Subscribe to stay updated.