Ambitny projekt badawczy nosi nazwę FOCUS. W badaniach biorą udział uniwersytety z Francji, Anglii, Włoch i Niemiec. Współpracują z nimi także prywatne firmy, które wspólnie analizują możliwość monitorowania aktywnych uskoków na dnie morza. Jedną z prywatnych firm jest francuska firma IDIL Fibre Optics, specjalizująca się w technologiach laserowych i światłowodowych. Firma LAPP opracowała na zlecenie IDIL specjalistyczny przewód dostosowany do tego celu.
Podstawową ideą badaczy było wykorzystanie tzw. optycznej reflektometrii laserowej (Brillouin Optical Time Domain Reflectometry / BOTDR). Ta technologia jest zwykle stosowana do monitorowania mostów lub tam. Obiektem badań było dno morskie, około 26 kilometrów od Katanii na Sycylii. W tym miejscu przebiega przewód telekomunikacyjny, a niedaleko znajduje się najwyższy czynny wulkan w Europie, Etna. Dzięki przewodowi opracowanemu przez firmę LAPP oraz licznym instrumentom geodezyjnym i stacjom sejsmologicznym, przeprowadzono kalibrację obciążenia przewodu telekomunikacyjnego. Badania te wykonano na długości sześciu kilometrów i na głębokości 2 100 metrów u wybrzeży Sycylii. Długoterminowym celem jest opracowanie przewodów telekomunikacyjnych, które automatycznie mierzą zmiany tektoniczne.
Na dnie naszych oceanów istnieje już sieć podwodnych przewodów telekomunikacyjnych o łącznej długości około miliona kilometrów. Gdyby zostały odpowiednio dostosowane, możliwe byłoby stworzenie ogromnego instrumentu sejsmologicznego. Taki instrument mógłby wykrywać nagłe deformacje w głębokim morzu niemal w czasie rzeczywistym. Aby zbadać możliwości i wyzwania, Europejska Rada ds. Badań Naukowych (ERC) uruchomiła projekt FOCUS (Fibre Optic Cable Use for Seismic Hazard and Deformation Studies on the Seabed and Deformation). Projek otrzymał ponad 3,5 miliona euro finansowania. Został zainaugurowany jesienią 2018 roku, a jego zakończenie planowane jest na rok 2025.
Przewody światłowodowe mogą zbierać dane sejsmologiczne.
Instalując rozproszone czujniki Brillouina, możliwe byłoby śledzenie wszelkich ruchów podwodnych, takich jak deformacje. Projekt dałby światłowodom telekomunikacyjnym podwójne korzyści. Czułość światłowodów umożliwiłaby zbieranie danych o trzęsieniach ziemi. Dotyczyłoby to trzęsień, które zaczynają się na oceanie i są zbyt słabe, by zostały wykryte przez tradycyjne stacje sejsmiczne.
Reflektometria optyczna laserowa to metoda służąca do określania i analizowania fal elektromagnetycznych oraz sygnałów w zakresie fal świetlnych. Impuls laserowy o czasie trwania od 3 ns do 20 µs jest wysyłany do włókna optycznego, a rozproszone światło jest mierzone w czasie. Jeśli przewód zostanie zakłócony przez rozciąganie lub wahania temperatury, dane pomiarowe w odpowiednim punkcie również ulegają zmianie. W projekcie FOCUS badacze chcą udowodnić, że ta technologia potrafi mierzyć małe przemieszczenia. Chodzi o przesunięcia wynoszące od jednego do dwóch centymetrów. Pomiary będą przeprowadzane u wybrzeży Sycylii.
Francuska prywatna firma IDIL Fibre Optics jest odpowiedzialna za pomiary reflektometrii laserowej. Stacje geodezyjne na dnie morza regularnie wymieniają dane, a prędkość dźwięku w wodzie jest również stale mierzona. Dodatkowo, stacje są wyposażone w czujniki ciśnienia oraz inklinometry, aby upewnić się, że zarejestrowane ruchy nie prowadzą do przemieszczeń pojedynczych instrumentów.
Firma LAPP opracowała przewód do pomiaru odkształceń podwodnych na potrzeby projektu FOCUS. Przewód ten jest układany na głębokości 20 cm w dnie morskim, aby zapewnić jego stabilność. Składa się z 10 jednomodowych włókien optycznych, przewodników miedzianych, dwóch przewodów optycznych trisens w stalowej rurze, które otoczone są powłokami z TPU i poliuretanu. Zaprojektowany z myślą o wymagających warunkach, przewód ten oferuje solidne właściwości elektryczne oraz wysoką odporność mechaniczną. Zakres temperatury pracy wynosi od -30°C do +80°C, a maksymalna wytrzymałość na rozciąganie to 1500 daN. Dzięki temu przewodowi możliwe jest przesyłanie danych do laboratorium w czasie rzeczywistym.
Opracowanie przewodu było wyzwaniem, ponieważ na głębokości 2000 metrów ciśnienie może wpływać na integralność strukturalną przewodów i czujników. Dodatkowo, wahania temperatury, które często są bardzo małe, mogą wpływać na pomiary deformacji i zachowanie dielektryczne przewodów. Układanie przewodów na dnie morskim jest również skomplikowane. Operacje w głębinach morskich wymagają specjalnych statków badawczych oraz ROV-ów (pojazdów sterowanych zdalnie). Należy również zapewnić, że przewód pozostanie na miejscu mimo prądów oceanicznych i innych podwodnych działań.
LAPP oferuje kompleksowe rozwiązanie
Loic Rampi, odpowiedzialny za rozwój technologii i biznesu w firmie LAPP mówi „Firma IDIL początkowo zwróciła się do nas z potrzebą opracowania skomplikowanego prototypu przewodu o długości jednego kilometra. My jednak zaoferowaliśmy kompleksowe rozwiązanie, które obejmowało opracowanie produktu, produkcję, integrację i kwalifikację.” Wyzwaniem było to, że zespół LAPP musiał przygotować zupełnie nowy produkt, w którym bardzo wrażliwe włókna optyczne musiały być zintegrowane z przewodem. Proces trwał rok. Opracowane rozwiązanie oferuje kilka zalet. Przewód działa jak wrażliwy czujnik na całej swojej długości, umożliwiając ciągłe i precyzyjne monitorowanie. To mała rewolucja na rynku, ponieważ taka technologia nigdy wcześniej nie była stosowana.
Wizją na przyszłość jest opracowanie nowej generacji przewodów hybrydowych, składających się z włókien telekomunikacyjnych i czujników, które staną się nowym standardem. Pozwoliłoby to na jednoczesne wykorzystywanie przewodów telekomunikacyjnych do monitorowania ruchów na dnie morza na całym świecie. Jeśli projekt odniesie sukces, 70% powierzchni Ziemi pokrytej wodą mogłoby stać się gigantyczną siecią sejsmologiczną.