استفاده از کابلهای فیبر نوری برای پیشبینی رویدادهای زمینشناسی
پژوهشگران دانشگاه «پنسیلوانیا» به روشی نوین دست یافتهاند که میتواند تحولی بزرگ در پایش و پیشبینی پدیدههای زمینشناسی ایجاد کند. آنها معتقدند کابلهای فیبر نوری که امروزه عمدتاً برای انتقال اینترنت پرسرعت در سراسر جهان مورد استفاده قرار میگیرند، قابلیت تبدیل شدن به حسگرهایی هوشمند برای شناسایی تغییرات زیرسطحی زمین را دارند.
چگونه این فناوری کار میکند؟
این فناوری بر پایه سیستمی به نام حسگر توزیعشده صوتی (DAS) عمل میکند. در این روش پالسهای نوری در طول کابل فیبر نوری ارسال میشوند و بازتابهای حاصل از آن ثبت و تحلیل میگردند. هرگونه تغییر در ارتعاشات یا کشش کابل، نشانهای از فعالیتهای زیرسطحی است؛ از جمله حرکت سنگها، ایجاد ترکها یا حتی نشست خاک.
تفاوت این امواج با نویزهای روزمره مانند عبور خودرو یا فعالیتهای ساختمانی در آن است که سیگنالهای زمینشناسی دارای الگوهای متفاوتی هستند و محققان میتوانند با الگوریتمهای دقیق، این الگوها را از یکدیگر تفکیک کنند.
نتایج تحقیقات
در آزمایشی که در محوطه دانشگاه پنسیلوانیا انجام شد، کابلهای فیبر نوری توانستند منطقهای با چگالی غیرعادی خاک را شناسایی کنند؛ نقطهای که احتمال ایجاد فروچاله در آینده در آن زیاد است. این یافته نشان داد که کابلهای فیبر نوری میتوانند بهعنوان یک سامانه هشدار اولیه برای شناسایی مخاطرات زمینشناسی به کار گرفته شوند.
مزایا نسبت به روشهای سنتی
-
استفاده از زیرساخت موجود: به جای نصب تجهیزات گرانقیمت، از کابلهایی که همین حالا در زیرزمین وجود دارند بهره گرفته میشود.
-
پوشش گستردهتر: برخلاف حسگرهای سنتی که فقط یک نقطه را پایش میکنند، کل طول کابل میتواند بهعنوان یک ردیف حسگر عمل کند.
-
پایش لحظهای: امکان ثبت و تحلیل دادهها در زمان واقعی (Real-time) فراهم است.
-
کاربرد در محیطهای شهری: در شهرهایی که نصب تجهیزات دشوار است، فیبر نوری میتواند بدون هزینه اضافی بهکار گرفته شود.
کاربردهای احتمالی
این فناوری علاوه بر شناسایی فروچالهها، میتواند در پایش نشست زمین، لغزش خاک، شناسایی ترکیدگی لولههای زیرزمینی، پایش تونلها و حتی در حوزههایی مثل تشخیص بهمن یا زلزلههای کوچک نیز به کار رود.
چالشهای موجود
البته این روش هنوز محدودیتهایی دارد. حجم عظیم دادههای جمعآوریشده نیازمند پردازش سنگین است و تفکیک کامل نویز محیطی از سیگنالهای زمینشناسی همچنان به الگوریتمهای پیچیده نیاز دارد. با این حال، نتایج اولیه امیدبخش هستند و میتوانند مسیر تحقیقات آینده را روشنتر کنند.
چشمانداز آینده
اگر این فناوری در مقیاس وسیعتر توسعه یابد، میتواند به یک سیستم هشدار زودهنگام جهانی برای مخاطرات زمینشناسی تبدیل شود. این موضوع بهویژه برای شهرهای پرجمعیت و مناطقی که در معرض خطر فروچاله یا نشست زمین هستند، اهمیت حیاتی خواهد داشت.