Google nghiên cứu công nghệ biến cáp quang biển thành thiết bị cảnh báo động đất

Động đất và sóng thần luôn được đánh giá là 2 loại hình thiên tai chết chóc nhất đối với laoì người do tính khó dự đoán của chúng. Trong khi đó, các hệ thống thăm dò địa chấn đại dương và trên bộ, ví như Hệ thống Cảnh báo sóng thần và Đánh giá đại dương (DART) nằm dưới quyền điều hành của Cơ quan Đại dương Quốc gia và Cục Quản lý các nghiên cứu đại dương và khí quyển quốc gia Mỹ, chỉ có thể cung cấp một cách không đầy đủ, không tức thời về các biến cố địa chấn đại dương như động đất, sóng thần. 

Thách thức nằm ở chỗ, các trận sóng xung kích di chuyển ở tốc độ âm thanh và vì thế sẽ rất khó để đưa ra cảnh báo sớm về một trận sóng thần gây đe dọa các vùng bờ biển.

Vì lý do này, các chuyên gia cáp quang của Google và các nhà địa chấn của tập đoàn Caltech mới đây đã cùng hợp tác để nghiên cứu và phát triển một hệ thống ghi nhận và cảnh báo sớm động đất và sóng thần tốt hơn. 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.

Ý tưởng biến hệ thống cáp ngầm thành mạng địa chấn để theo dõi và kịp thời cảnh báo cho con người về các trận động đất hoặc sóng thần không phải là mới, tuy nhiên, những nghiên cứu được thực hiện trước đây đều yêu cầu phải lắp đặt một thiết bị đặc biệt, sử dụng mạng cáp chạy không (độc lập với cáp quang viễn thông) hoặc cả hai, trong khi, giải pháp sử dụng cáp quang biển của nhóm nghiên cứu không cần tới yếu tố này.

Theo nhóm nghiên cứu, 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.  

Trong thử nghiệm kéo dài 9 tháng của Google và Caltech, nhóm nghiên cứu đã phân tích được sóng phân cực của đường cáp này tới 20 lần trong một giây trên tuyến cáp quang Curie Cable bao trùm phía tây bờ biển bắc Mỹ và Nam Mỹ, chạy từ Los Angles (Mỹ) tới Valparaiso (Chile). Trong thời gian này,  nhóm nghiên cứu đã 20 lần xác định được các trận động đất từ trung bình đến lớn ở các vùng biển có tuyến đường cáp quang, với trận lớn nhất có độ lớn tới 7,7 ở ngoài khơi Jamaica. 

Các nhà nghiên cứu cho biết, phần lớn thời gian theo dõi sóng phân cực trên tuyến cáp này luôn ổn định, nhưng khi xuất hiện động đất hay sóng lớn, ngay lập tức sẽ xuất hiện các biến động. Từ những khác thường đó, các nhà nghiên cứu đã có thể tìm ra điểm khởi nguồn của các hiện tượng thiên tai.

Nhóm nghiên cứu cho biết, trong thời gian tới, các nhà khoa học sẽ phát triển một hệ thống máy chuyên về thuật toán cho phép thực hiện giám sát cáp quang tự động, loại trừ được ảnh hưởng từ các hoatj động gây nhiễu do tàu thuyền hay sinh vật biển làm dịch chuyển dây cáp.

Theo Zhongwen Zhan, giáo sư trợ giảng thuộc phòng thí nghiệm địa chấn của Viện Công nghệ California, kĩ thuật mới này có thể chuyển đổi phần lớn các tuyến cáp ngầm thành cảm biến địa vật lý có chiều dài tới hàng nghìn kilomet để xác định, cảnh báo động đất và có thể cả sóng thần trong tương lai. Nó sẽ bổ trợ cho hệ mạng lưới các trạm đo địa chấn đặt trên đất liền cùng với phao giám sát sóng thần hiện tại, giúp phát hiện từ sớm động đất, sóng thần trong đa số các trường hợp. 

Thái An