I cavi sottomarini potrebbero salvarti da uno tsunami?

I cavi sottomarini potrebbero aiutare a rilevare i disastri naturali (credito: Vismar UK/Shutterstock.com)

I sensori in fibra sono sensibili alla temperatura, alla deformazione e alle perturbazioni meccaniche, consentendo tecniche come l'interferometria di fase, l'interferometria di polarizzazione e lo scattering Rayleigh, Brillouin e Raman. Oltre a connettere le persone, le fibre ottiche che esistono nel cielo, nel sottosuolo e sul fondo dell’oceano sotto forma di reti ottiche potrebbero offrire opportunità uniche per effettuare misurazioni su vaste aree dove il rilevamento convenzionale è spesso difficile o impossibile.

Grazie soprattutto all’industria delle telecomunicazioni, l’impiego delle fibre ottiche è diffuso, ma negli ultimi anni la capacità dei cavi in ​​fibra ottica di rilevare i fattori ambientali è diventata più evidente. Attualmente c’è poca sovrapposizione tra queste reti. Recentemente, sono stati compiuti sforzi per unire le rispettive infrastrutture per apportare vantaggi in termini di costi e copertura a entrambi i settori.

“Parallelamente alle comunicazioni ottiche esiste un intero campo di rilevamento delle fibre. Il motivo è molto semplice: la stessa fibra che amiamo per le telecomunicazioni è in realtà un ottimo sensore”, ha affermato Mikael Mazur dei Nokia Bell Labs, durante una presentazione all'OFC di quest'anno a San Diego a marzo.

Cercare di unire le reti di telecomunicazione e di rilevamento comporta vantaggi per entrambi. L’industria delle telecomunicazioni potrebbe aumentare l’affidabilità delle proprie reti e prevenire future interruzioni. E le industrie potrebbero espandere la propria copertura o abilitare il rilevamento in aree in cui non è ancora possibile, ad esempio dove il costo o l’installazione di cavi è proibitivo.

"Mi piace pensare che questa potrebbe essere una grande opportunità per consentire ai sistemi di comunicazione in fibra ottica di assumere un ruolo molto più importante nella nostra società rispetto a oggi, non solo trasportando i dati, ma anche fornendoci una visione in tempo reale a livello mondiale tabella di marcia di ciò che accade”, ha detto Mazur.

Nel regno sottomarino, sono state condotte molte ricerche sull'utilizzo delle reti di telecomunicazione per scopi di rilevamento ambientale. Nel 2022, un team di scienziati del National Physical Laboratory (NPL) ha dimostrato una nuova tecnica per trasformare i cavi sottomarini di energia e telecomunicazioni in matrici di sensori ambientali.

Il lavoro precedente di NPL nel 2018 ha mostrato che i cavi sottomarini potrebbero essere riproposti come sensori per il rilevamento di terremoti sottomarini utilizzando tecniche interferometriche ultrastabili. Tuttavia, un cavo poteva agire solo come un singolo sensore e le misurazioni erano limitate solo alle modifiche integrate sull'intera lunghezza del cavo. La nuova ricerca dimostra come alcuni cavi possano essere convertiti in una serie di sensori anziché in un solo sensore.

Il team guidato da NPL, comprendente ricercatori dell’Università di Edimburgo, del British Geological Survey, dell’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (INRiM) e Google, ha testato la tecnica su un collegamento sottomarino intercontinentale in fibra ottica di 5.860 km tra il Regno Unito e il Canada. Hanno dimostrato il rilevamento di terremoti e segnali oceanici, come onde e correnti, su singole campate tra ripetitori sparsi sull'intera connessione transatlantica. La fibra ottica in ciascuna tratta fungeva da sensore, con un massimo di 12 sensori implementati lungo il cavo. I futuri aggiornamenti aumenteranno questo numero a 129. Fondamentalmente, i dati di questi sensori possono essere registrati continuamente e in tempo reale. La serie di sensori via cavo può identificare l’area epicentrale dei terremoti allo stesso modo dei sismometri terrestri.

Si ritiene che applicando questo nuovo metodo a una rete esistente di cavi sottomarini, aree enormi e attualmente non monitorate dell’oceano potrebbero essere potenzialmente dotate di migliaia di sensori ambientali permanenti in tempo reale. Potrebbe effettivamente trasformare l’infrastruttura delle telecomunicazioni sottomarine in una gigantesca serie di sensori geofisici. L’integrazione di questo approccio con le attuali reti basate su sismometri potrebbe fornire il potenziale per espandere sostanzialmente l’infrastruttura globale di monitoraggio dei terremoti dalla terra al fondale marino dove attualmente sono installati solo una manciata di sismometri permanenti.