Phát hiện sóng thần, động đất dưới đáy biển qua mạng cáp quang

Moitruong.net.vn

– Các nhà nghiên cứu tại bộ phận Mạng toàn cầu của Google và các nhà địa chấn của tập đoàn Caltech đang hợp tác phát triển một giải pháp công nghệ giúp phát hiện động đất bằng cách sử dụng công nghệ có trong các hệ thống cáp mạng dưới biển.

Động đất, sóng thần là hai thảm họa thiên nhiên chết chóc nhất đối với loài người, đây cũng là hai sự cố rất khó đoán biết trước. Nếu không có cảnh báo sớm, quá trình dịch chuyển đứt gãy của vỏ Trái đất hoặc những trận lở bùn đất dưới lòng đại dương có thể gây ra thảm họa ở quy mô ghê gớm.

Vì lý do này, giới kĩ sư và các nhà khoa học của Caltech và Google đang nghiên cứu, phát triển một hệ thống ghi nhận và cảnh báo sớm tinh vi. Một trong những lựa chọn được đặc biệt chú ý là tìm ra cách thức để biến mạng cáp quang thông tin rộng khắp toàn cầu thành một mạng đo địa chấn khổng lồ.

Ảnh minh họa

Google là hãng có hệ thống mạng cáp ngầm dưới biển lớn nhất thế giới, tổng cộng gần 120.000km cáp quang dưới đáy biển trên 12 hệ thống cáp khác nhau. Bằng cách hợp tác với cộng đồng cáp ngầm trên toàn cầu, hệ thống có thể cải thiện khả năng phát hiện và nghiên cứu các hoạt động địa chấn trên toàn thế giới.

Ý tưởng biến cáp ngầm thành mạng địa chấn chuyên theo dõi, cảnh báo động đất, sóng thần không phải là mới. Nhưng các phương án đưa ra trước đó đều đặt ra yêu cầu lắp đặt một thiết bị đặc biệt, sử dụng mạng cáp chạy không (độc lập với cáp quang viễn thông) hoặc cả hai. Phương pháp của Caltech/Google có điểm đột phá, khi chủ yếu khai thác mạng cáp quang mà các công ty viễn thông đặt ngầm dưới biển từ những năm 1980.

Trong điều kiện hoạt động bình thường, sóng xung laser vốn đảm nhận việc truyền đa kênh dữ liệu được phân cực hóa. Khi những sóng xung này dội vào điểm đầu cuối, chúng sẽ được tiếp nhận, giám sát thường kỳ.

Nếu thiết bị hoạt động tốt và cáp không gặp sự cố, sóng xung laser sẽ luôn được phân cực hóa. Nhưng nếu xuất hiện bất thường, hoặc cáp bị hủy hoại, sóng phân cực sẽ thay đổi. Điều này đồng nghĩa với việc hoàn toàn có thể giám sát các chuyển động địa chấn bằng một đường cáp sống với thiết bị tiêu chuẩn.

Trước đó, vào cuối năm 2019, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu theo dõi SOP (trạng thái phân cực) trên một số hệ thống cáp ngầm dưới biển của Google. Trong quá trình thử nghiệm thực địa ban đầu, họ đã quan sát thấy rằng SOP rất ổn định, ngay cả khi tín hiệu đi qua 10.500km. Bằng cách thu hẹp, xác định các tín hiệu quang phổ điển hình của các trận động đất, họ có thể phát hiện các tín hiệu động đất ở bất cứ đâu trên hệ thống mạng cáp ngầm dưới biển của Google.

Vào ngày 28/1/2020, đã phát hiện trận động đất xảy ra ở Jamaica, mặc dù cáp gần nhất của Google cách đó 1.500km và những phát hiện đó được xác nhận bởi giáo sư Zhongwen Zhan, thuộc phòng thí nghiệm địa chấn của Viện Công nghệ California.

Một trận động đất khác bắt nguồn từ phía đông Thái Bình Dương, cách hệ thống cáp của Google 2.000km, được phát hiện ngày 22/3/2020 và sau đó, ngày 28/3/2020, họ cũng đã phát hiện một trận động đất ngoài khơi bờ biển Valparaiso, Chile.

Bước đi tiếp theo sẽ là phát triển một hệ thống học máy chuyên về thuật toán, cho phép thực hiện giám sát cáp quang tự động, loại trừ được ảnh hưởng từ các hoạt động gây nhiễu do tàu thuyền hay cua biển làm dịch chuyển cáp.

Trọng Nhân