Волоконно-оптичні кабелі тягнуться через океани та в’ються під землею, щоб обслуговувати наші системи зв’язку, і вчені вважають, що цю величезну мережу інфраструктури можна використати для іншого використання: спостереження за поверхнею Землі знизу. Зокрема, 1,2 мільйона кілометрів (понад 745 000 миль) що існує оптоволоконного кабелю можна об’єднати з супутниками та іншими інструментами дистанційного зондування для моніторингу всієї земної кулі в режимі реального часу.
Таким чином можна відстежувати шторми та землетруси, припускає команда, що стоїть за ідеєю, а також кораблі та кити, що пропливають морями. Мережа може навіть мати потенціал для виявлення зламаних трубопроводів.
«Це може стати кардинальною глобальною обсерваторією для наук про океан і Землю», — каже геофізик Мартін Ландре з Норвезького університету науки та технологій (NTNU).
Моніторинг здійснюватиметься за допомогою акустичних датчиків волоконно-оптичних кабелів. Будь-які вигини в кабелі, викликані звуковими хвилями або реальними хвилями, можна підібрати та інтерпретувати для вимірювання руху. Це було продемонстровано частиною тієї ж команди минулого року шляхом відстеження китів в Арктиці. Протягом 44 днів у 2020 році вчені змогли виявити понад 800 голосів китів за допомогою підводного кабелю довжиною 120 кілометрів (75 миль). Вони також виявили сильний шторм на відстані 13 000 кілометрів (8 078 миль).
Все це стало можливим завдяки налаштуванню, відомому як розподілене акустичне зондування (DAS), і пристрою під назвою запитувач. Запитувач посилає світловий імпульс по волоконно-оптичному кабелю, який потім виявляє та точно вимірює будь-яке вигинання.
«Ця технологія існує вже давно», — каже Ландре. “Але за останні п’ять років він зробив величезний крок вперед”. «Тепер ми можемо використовувати це для моніторингу та вимірювання акустичних сигналів на відстані до 100-200 кілометрів. Тож це нова річ».
Є обмеження: результати, отримані системою, містять багато шуму, а це означає, що виявити сигнали складніше, ніж, скажімо, за допомогою сейсмометрів. Тут на допомогу приходять інші датчики, наприклад супутники, щоб додати додатковий контекст. Це технологія, яка також постійно вдосконалюється. Наразі запитувачі DAS не можуть «бачити» минулі компоненти всередині волоконно-оптичних кабелів, які використовуються для подовження сигналів, але дослідники наполегливо працюють, щоб подолати це обмеження.
І команда також прагне підкреслити, що її всесвітня мережа спостереження діятиме як доповнення до інших систем, а не заміна. Оскільки цей кабель дуже великий, потенційна кількість знахідок може бути величезною.
«Експеримент DAS із зондування та спостереження за китами демонструє абсолютно нове використання цього виду волоконно-оптичної інфраструктури, результатом чого є чудова унікальна наука», — говорить Ландре.