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En otra función, además de la transmisión de enormes cantidades de información entre los continentes; los cables submarinos de fibra óptica transoceánicos pueden servir como sensores ambientales para detectar movimientos sísmicos y corrientes oceánicas.
El uso de los repetidores de los cables submarinos para detectar terremotos en Perú e Indonesia
Para lograr que los cables submarinos puedan detectar los movimientos sísmicos, una nueva técnica está usando los repetidores que llevan las instalaciones de fibra óptica transoceánica; y ha logrado detectar sismos de Perú e Indonesia sobre una línea que conecta a Reino Unido con Canadá.
Muchas investigaciones ya han logrado demostrar que los grandes cables submarinos de comunicación óptica, usados en la actualidad para la transmisión de inmensas cantidades de datos; pueden ser usados como sensores para la vigilancia de terremotos y otras perturbaciones en el fondo de los mares.
Sin embargo, las técnicas que ya existen frecuentemente presentan limitaciones en relación a la resolución espacial y a la sensibilidad; y es que toda la longitud de un cable (que puede recorrer distancias de miles de kilómetros) actúa como un único sensor.
Una técnica que permite dividir los cables submarinos ópticos muy largos en muchos sensores individuales
Recientemente, un equipo de científicos de varias partes del mundo, liderado desde el National Physical Laboratory (NLP) de Reino Unido; ha logrado desarrollar una técnica capaz de convertir un cable óptico largo en varios sensores individuales que pueden registrar perturbaciones en su entorno.
De esta manera se pueden captar y caracterizar mejor las vibraciones sísmicas submarinas y las corrientes oceánicas; de acuerdo con un estudio reciente publicado en la revista “Science”.
Por medio de la utilización de tecnología láser y haciendo mediciones interferométricas en el extremo del cable submarino. Este método consiste en el aprovechamiento de los datos que llegan desde su gran cantidad de repetidores; los cuales son usados para amplificar las señales ópticas y unas fibras especiales que los conectan.
Giuseppe Marra, quien es el autor principal de la investigación y pertenece al NPL; explicó que la velocidad de propagación de la luz dentro de la fibra óptica se afecta, en una muy pequeña cantidad, por factores del ambiente como vibraciones, temperatura, variaciones de presión; y gracias a la interferometría ultraestable, se puede detectar dichos cambios, que son extremadamente pequeños. Como ya fue demostrado en un anterior estudio del 2018 para terremotos.
Marra subrayó que, con la nueva técnica no se requiere ninguna modificación en la infraestructura de telecomunicaciones submarina existente.
En el nuevo estudio se ha aprovechado la arquitectura de cables submarinos modernos
El autor principal de la nueva investigación resaltó que, mientras que en el anterior estudio un cable actuaba como un único detector, en el nuevo método se muestra que puede actuar como un conjunto de sensores. Y que lo han logrado conseguir aprovechando la arquitectura de los cables modernos; donde se incluye una vía de retorno en sus repetidores que permite “cortar” el cable largo en secciones más pequeñas, y cada una de ellas actuará como un detector.
Los encargados de la operación de estas largas conexiones transoceánicas usan las vías de retorno para la supervisión constante del estado de sus amplificadores ópticos. Mientras que las comprobaciones se hacen normalmente de forma programada o en caso de presentarse alguna avería; por lo que la casi todo el tiempo estos canales están inutilizados y se podrían usar para la función que proponen estos científicos en su estudio.
Un método que pudiera construir una red global de sensores ambientales
Además, Giuseppe Marra destacó que, si este nuevo método se pudiera aplicar a una gran cantidad de cables submarinos en todo el mundo; la red global existente podría pasar a ser un gigantesco conjunto de miles de sensores ambientales para sismos y terremotos. Y también, como se puede ver en la investigación, para corrientes marinas y mareas.
Estos científicos probaron su técnica en un enlace submarino de fibra óptica de una extensión de 5.860 kilómetros de longitud que se encuentra entre Reino Unido y Canadá; y que cuenta con repetidores aproximadamente en cada 46 km. Luego llevaron a cabo las pruebas con varios de ellos y pudieron detectar algunos movimientos sísmicos además de corrientes oceánicas a lo largo del cable.
Concretamente, pudieron localizar el terremoto de magnitud 7,5 que estremeció el norte de Perú (a miles de kilómetros de distancia), el pasado 28 de noviembre. Además de otro sismo de magnitud 7,3 registrado en el mar de Flores en Indonesia el siguiente mes, el 14 de diciembre de 2021.
El científico Marra confirmó que, por los momentos los terremotos y las corrientes oceánicas son las principales aplicaciones de la nueva técnica; sin embargo, aunque aún no lo han demostrado, este método podría usarse en los sistemas de alerta de tsunamis y probablemente, utilizarlo para cartografiar las variaciones de la temperatura del fondo marino. Esto último tiene implicaciones para el calentamiento global.
La diferencia de esta técnica con el DAS
El equipo de investigación reconoció que otras técnicas, como el DAS o detección acústica distribuida, usada en Canarias recientemente; también proporcionan una alta resolución espacial y sensibilidad como sensores ambientales. Sin embargo, el DAS es un enfoque limitado a zonas costeras de hasta 100 km de la costa solamente, debido a la atenuación de la señal.
Explicó Marra que, el DAS sirve más como un tipo de radar; ya que se lanzan pulsos láser en la fibra óptica y se analizan las pequeñas reflexiones (que ocurren por las imperfecciones de la fibra). Sin embargo, la señal reflejada es extremadamente baja y generalmente solo funciona hasta 50-80 km.
Y concluyó Marra que, en su técnica se utiliza la luz que se propaga hacia delante y regresa por un camino de retorno dentro del repetidor; lo que provoca que la señal devuelta sea un orden de magnitud mayor que la que genera el DAS, lo que les permite alcanzar grandes distancias y obtener una mayor relación señal/ruido para lograr mediciones ultraprecisas.