Kable światłowodowe, które już leżą na dnie morza wzdłuż niemal każdego wybrzeża, mogą zacząć pilnować ludzi na lądzie. Zespół z Uniwersytetu w Alcalá w ramach projektu SAFE pokazał, że jedno włókno da się zamienić w sieć tysięcy czujników, które wyczuwają nadciągające tsunami, i to wielokrotnie taniej niż boje czy sejsmometry na dnie oceanu. To historia o fizyce, morzu i rachunku kosztów — a na końcu można sprawdzić, czy myślisz jak twórca systemów ostrzegania.
Tsunami należy do zjawisk, które budzą największy respekt badaczy. Serwis CORDIS opisuje je jako jedną z najbardziej niszczycielskich sił natury, powodującą ogromne straty w ludziach i mieniu, a do tego wyjątkowo trudną do przewidzenia. Kluczowe jest więc nie tyle przewidywanie, ile szybkie potwierdzenie, że fala naprawdę nadchodzi, i przekazanie tej informacji służbom.
Narzędzia do tego istnieją. Problem w tym, że są drogie i nie zawsze działają tak, jak powinny. Miguel González Herráez z Uniwersytetu w Alcalá mówi wprost: „Chociaż na rynku dostępne są pewne technologie wczesnego ostrzegania, takie jak boje DART i układy sejsmometrów dna oceanicznego (OBS), ich rozmieszczenie i konserwacja są obciążone wysokimi kosztami, a niezawodność pozostaje ograniczona”.
Zespół projektu SAFE, finansowanego przez Europejską Radę ds. Innowacji, postawił sobie cel, który brzmi niemal jak zagadka: zbudować niedrogi i niezawodny system wczesnego ostrzegania bez budowania nowej infrastruktury. Odpowiedź okazała się leżeć dosłownie pod wodą.
„Nasza koncepcja opiera się na wykorzystaniu istniejących podmorskich światłowodów i przekształceniu ich w działający 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu detektor tsunami, który działa w czasie rzeczywistym” — wyjaśnia Herráez. Zamiast stawiać kolejne urządzenia na dnie morza, badacze chcą więc wykorzystać to, co już tam jest.
Sercem rozwiązania jest technologia rozproszonego wykrywania akustycznego, w skrócie DAS. Wykorzystuje ona światło biegnące w światłowodzie, które samo staje się narzędziem pomiarowym. W efekcie jeden kabel zamienia się w sieć tysięcy czujników rozmieszczonych co kilka metrów. Co ważne, nie trzeba przy tym w żaden sposób modyfikować samego kabla.
To podejście ma jeszcze jedną zaletę: zasięg. „Ponieważ podmorskie kable światłowodowe leżą wzdłuż praktycznie każdego wybrzeża, nasze rozwiązanie ma potencjał, aby znacząco rozszerzyć dostępność sieci czujników morskich” — podkreśla badacz z Alcalá.
Badacze potwierdzili, że ich technologia wykrywa zmiany poziomu morza mniejsze niż 20 cm. W praktyce oznacza to, że władze mogą potwierdzić wystąpienie tsunami, gdy fala jest jeszcze 50 km od brzegu.
Zespół nie zamierza na tym poprzestać. „Wierzymy, że jeśli będziemy dalej udoskonalać naszą technologię, osiągniemy pułap 100 km, co oznacza więcej czasu na przygotowanie i potencjalnie więcej uratowanych istnień ludzkich” — mówi Herráez. W przypadku tsunami każda dodatkowa chwila na ewakuację ma ogromne znaczenie.
Drugą mocną stroną systemu SAFE są pieniądze. Według zespołu jego koszty kapitałowe i operacyjne są przynajmniej dziesięciokrotnie niższe niż w przypadku sejsmometrów dna oceanicznego i boi DART. Na przewagę rozwiązania składa się kilka elementów:
Herráez podsumowuje to tak: „Jeśli dodamy do tego fakt, że pozostałe technologie opierają się na czujnikach punktowych, a system SAFE umożliwia wykonanie tysięcy odczytów za pomocą jednego urządzenia, widać wyraźnie, że nasza technologia ma wiele zalet technicznych i ekonomicznych”.
Niska cena ma tu wymiar nie tylko biznesowy. Rozwiązanie jest szczególnie atrakcyjne dla rozwijających się krajów nadmorskich, które często są najbardziej zagrożone tsunami, a jednocześnie dysponują ograniczonymi zasobami. Kraje bogatsze także mogą na nim skorzystać, uzupełniając to, co już mają.
„Nasze rozwiązanie jest niezwykle wszechstronne, ponieważ można je wykorzystać do istotnej poprawy zdolności ostrzegania przed tsunami w krajach rozwiniętych lub jako opłacalną alternatywę dla obszarów, które nie mogą sobie pozwolić na rozmieszczenie i utrzymanie boi DART lub systemów OBS” — zaznacza Herráez. Partner projektu, firma Aragon Photonics Labs, pracuje nad dalszym rozwojem rozwiązań detekcyjnych SAFE i zamierza w niedługim czasie wprowadzić je na rynek.
Projekt SAFE to dobry przykład tego, jak wygląda współczesna nauka o bezpieczeństwie. Nie chodzi w niej wyłącznie o służby i procedury, ale też o fizykę światła, przetwarzanie sygnałów i wiedzę o morzu. Studenci kierunków technicznych, przyrodniczych i związanych z zarządzaniem kryzysowym mogą zobaczyć tu, że ich dziedziny bywają ze sobą zaskakująco blisko.
Warto też zwrócić uwagę na samo podejście badaczy. Zamiast pytać, co jeszcze trzeba zbudować, zapytali, jak wykorzystać to, co już istnieje. Taki sposób myślenia przydaje się w pracy dyplomowej, w projekcie zespołowym i w pierwszej pracy. Do tego historia pokazuje drogę od pomysłu na uczelni, przez finansowanie z Europejskiej Rady ds. Innowacji, aż po firmę, która chce zamienić wynik badań w produkt.
Zespół z Uniwersytetu w Alcalá chce zamienić podmorskie światłowody w całodobowy detektor tsunami. Technologia DAS wykrywa zmiany poziomu morza mniejsze niż 20 cm i pozwala potwierdzić falę 50 km od brzegu, a celem jest 100 km. System ma być co najmniej dziesięciokrotnie tańszy od boi i sejsmometrów, co daje szansę krajom, które dziś nie mogą sobie pozwolić na kosztowną ochronę wybrzeży.
Artykuł powstał na podstawie materiału serwisu CORDIS Komisji Europejskiej.
5 pytań · minuta
poleca:
