Fiber Optikte Bir Atılım,
Bir Denizaltı Kablosunu 12 Sismografa Dönüştürdü !

Grant Currin

Doğu Kanada'dan Birleşik Krallık'ın batı kıyısına kadar uzanan 3600 mil uzunluğunda (5860 km) bir kablo var. Denizaltı kablosu, verileri okyanuslar arasında göz açıp kapayıncaya kadar geçen süreden çok daha kısa sürede taşıyan internetin geniş gizli altyapısının bir parçasıdır. Ancak bu özel kablo başka bir şey yapar.

Hakemli dergi Science'da 19 Mayıs 2022  tarihinde  yayınlanan bir makaleye göre , kablo, sismik aktiviteyi tespit eden 100'den fazla sensörden oluşan son teknoloji bir dizi olarak ikiye katlanabilir. Geçen Kasım ayında yapılan testlerde, kablo, binlerce mil ötede kuzey Peru'yu sallayan 7.5 büyüklüğünde bir deprem kaydetti.

Yazarlara göre, "Sunduğumuz teknik, Dünya izleme yeteneklerimizi dönüştürme potansiyeline sahip". “Mevcut denizaltı telekomünikasyon altyapısını değiştirmeden deniz tabanının binlerce [bu tür] sensörle donatılabileceğini” söylüyorlar.

Bu bulgular yeni ortaya çıkan bir tekniği ilerletiyor

Kuzey Amerika ile Avrupa arasında telgraf yoluyla hızlı iletişim sağlayan ilk kablo İç Savaş'tan önce döşenmiştir. 1990'larda, hükümetler ve şirketler, devasa miktarda internet verisini iletmek için ışık kullanan denizaltı fiber optik kabloları döşemeye başladılar. İlk fiber optik kabloların döşenmesinden otuz yıl sonra, Dünya'nın denizleri ve okyanusları boyunca yaklaşık 750.000 mil (1,2 milyon km) kablo geçti.

Beş yıl önce, bir grup araştırmacı , bu ağı, depremlerin ve tsunamilerin açık belirtileri de dahil olmak üzere, deniz tabanındaki ince değişiklikleri izlemek için kullanma fikrini ortaya attı. Teknolojinin ilk versiyonları, petrol ve gaz endüstrisindeki mühendislerin fosil yakıt birikintilerini incelemek için kullandıkları teknikleri ödünç aldı. Kablolardaki moleküllerden yansıyan sinyallerden geri saçılımı ölçtüler. Bu sinyaller, döşendiği yerde meydana gelen sismik aktivite de dahil olmak üzere kablonun fiziksel durumu hakkında değerli bilgiler içeriyordu. Diğer araştırmacılar, kablo boyunca ilerlerken ışık dalgalarının polarizasyonunu ölçerek benzer hesaplamaları nasıl yapacaklarını buldular.

Bu yöntemlerin büyük bir dezavantajı vardır: tüm kablo tek bir sensör gibi davranır. Bu, yararlı veriler toplamayı imkansız kılmaz, ancak birkaç sorunu beraberinde getirir. Birincisi, o kadar yüksek gürültü potansiyeli var ki, sinyali bulmak - örneğin bir depremin sarsıntıları - son derece zor olabilir. Ayrıca herhangi bir anda toplanabilecek veri miktarını da sınırlar. Kablo ne kadar uzun olursa olsun, bir seferde yalnızca bir veri noktası oluşturabilir. Bu tür bir sistemden yararlı bilgiler çıkarmak isteyen herkesin, sismik bir bozukluğun nereden geldiğini anlamak için birden fazla kablodan gelen verileri üçgenleştirmesi gerekir.

Yeni yöntem bu sorunları çözüyor.

Yöntem, kablo tasarımının iki önemli yönünü kullanır

Denizaltı fiber optik kabloları, fotonlar için basit, tek yönlü yollar değildir. Modern kablolar, gelen sinyali algılayan ve daha sonra yolculuğun bir sonraki ayağı için yükselten tekrarlayıcı adı verilen cihazlarla donatılmıştır. Tekrarlayıcılar, bir kablonun uzunluğu boyunca her 28 ila 56 mil (45 ila 90 km) arasında yer alır ve uzun mesafeyi düzinelerce daha kısa "açıklığa" ayırır.

Tüm kabloyu tek bir sensör olarak kullanmak yerine, yeni makalede açıklanan teknik, her bir açıklığı kendi sensörü olarak kullanır. Bu yaklaşım, sensör başına gürültü miktarını azaltırken, toplam sensör sayısını önemli ölçüde artırır. Ve kablodaki ince fiziksel değişiklikleri algılamak için geri saçılmaya veya polarizasyona güvenmek yerine, Perşembe günkü makalede açıklanan yöntem, tekrarlayıcıları birbirine bağlayan özel fiberlerden yararlanıyor.

Araştırmacılar, "Bu dönüş yolları, kablo operatörü tarafından optik amplifikatörlerin sağlığını periyodik olarak kontrol etmek için kullanılıyor" diye açıklıyor. “Bu kontroller genellikle bir programa göre yapılır veya bir arıza varsa bu kanallar çoğu zaman kullanılmadan bırakılır” diyorlar. Araştırmacılar, ışığın bu yollar boyunca ilerlerken nasıl değiştiğini dikkatlice ölçerek depremleri tespit etmeyi başardılar.
 

 

Denizaltı kabloları depremleri izleyebilir ve iklim değişikliğine ışık tutabilir

Araştırmacılar, Kanada ve İngiltere'yi birbirine bağlayan transatlantik kablonun sadece 12 açıklığını kullanarak yeni tekniği test ettiler. Bu sınırlı diziyle bile, iki depremi ve Larry kasırgasından gelen sinyalleri tespit etmeyi başardılar. Şansınız yaver giderse, bu pilot sadece başlangıç.

“Denizaltı kablolarını çevresel sensör dizilerine dönüştürerek, mevcut denizaltı altyapısında değişiklik yapmadan yüzlerce veya binlerce kalıcı ve gerçek zamanlı deniz tabanı sensöründen oluşan geniş bir ağ uygulanabilir” diye yazıyorlar. Bu boyuttaki bir dizi, depremleri ve tsunamileri mevcut yöntemlerden daha iyi doğruluk ve çözünürlükle tespit etmeyi mümkün kılabilir.


Dizi aynı zamanda günümüz teknolojisiyle çok pahalı olan bilimsel araştırmaları da mümkün kılabilir. “Okyanus havzalarının ortasındaki sismik evreleri kaydetme yeteneği, okyanus ortası sırtlar ve okyanus fay zonları gibi önceden gizlenmiş yapıların görüntülenmesini sağlayabilir” diye yazıyorlar.

Teknik, daha doğru iklim modellerine de katkıda bulunabilir. "Yükselen küresel sıcaklıklar nedeniyle okyanus akıntılarının önerilen yavaşlaması da dahil olmak üzere, derin su akışlarına ilişkin anlayışımızı geliştirmek için su akımlarına karşı kablo duyarlılığı araştırılabilir" diye yazıyorlar.


Kaynak: https://interestingengineering.com/innovation/fiber-optics-undersea-cable