海底ケーブルがあれば津波から救えるでしょうか?

海底ケーブルは自然災害の検出に役立つ可能性がある (クレジット: Vismar UK/Shutterstock.com)

ファイバーセンサーは温度、ひずみ、機械的摂動に敏感であり、位相干渉法、偏光干渉法、レイリー散乱、ブリルアン散乱、ラマン散乱などの技術を可能にします。 光ネットワークの形で空、地下、海底に存在する光ファイバーは、人々をつなぐだけでなく、従来のセンシングが困難または不可能なことが多い広大なエリアを測定するユニークな機会を提供する可能性があります。

主に通信業界のおかげで、光ファイバの導入は広く普及していますが、近年、環境要因を感知する光ファイバ ケーブルの能力がより明らかになってきています。 現在、これらのネットワーク間に重複する部分はほとんどありません。 最近、両セクターにコストと適用範囲の利点をもたらすために、インフラストラクチャを統合する取り組みが行われています。

「光通信と並行して、ファイバーセンシングの全分野があります。 理由は非常に単純です。私たちが電気通信に愛用しているのと同じファイバーが、実際には優れたセンサーなのです」と、3月にサンディエゴで開催された今年のOFCのプレゼンテーションで、Nokia Bell LabsのMikael Mazur氏は述べた。

通信ネットワークとセンシング ネットワークを統合しようとすると、両方にメリットが生じます。 通信業界はネットワークの信頼性を高め、将来の停止を防ぐことができます。 そして、産業界は、サービス範囲を拡大したり、ケーブルの敷設やコストが法外に大きいなど、まだ不可能な領域でのセンシングを可能にする可能性があります。

「これは、データを伝送するだけでなく、世界中のリアルタイム情報を提供することで、光ファイバー通信システムが私たちの社会で現在よりもはるかに大きな役割を果たすことができる素晴らしい機会になるかもしれないと考えたいと思います」今後何が起こるかについてのロードマップ」とマズール氏は語った。

海底の領域では、環境検知を目的とした通信ネットワークの使用について多くの研究が行われています。 2022 年、国立物理研究所 (NPL) の科学者チームは、海底電力ケーブルと通信ケーブルを環境センサーのアレイに変換する新しい技術を実証しました。

2018年のNPLによる以前の研究では、超安定な干渉技術を使用することで、海底ケーブルを水中地震検出用のセンサーとして再利用できることが示された。 ただし、1 本のケーブルは 1 つのセンサーとしてのみ機能し、測定はケーブル全長にわたる統合された変化のみに限定されていました。 新しい研究は、一部のケーブルを単一のセンサーではなくセンサーのアレイにどのように変換できるかを実証しています。

エディンバラ大学、英国地質調査所、国立リチェルカメトロロジカ研究所（INRiM）、Googleの研究者を含むNPL主導のチームは、英国とカナダを結ぶ5,860kmの大陸間海底光ファイバーリンクでこの技術をテストした。 彼らは、大西洋横断接続全体に広がる中継器間の個々のスパンで、地震と波や海流などの海洋信号を検出することを実証しました。 各スパンの光ファイバーはセンサーとして機能し、ケーブルに沿って最大 12 個のセンサーが実装されました。 将来のアップグレードでは、この数は 129 に増加します。重要なのは、これらのセンサーからのデータが継続的かつリアルタイムで記録できることです。 ケーブルベースのセンサーアレイは、陸上の地震計と同じ方法で地震の震源域を特定できます。

この新しい方法を既存の海底ケーブルのネットワークに適用することで、海洋の現在監視されていない広大な領域に、数千の恒久的なリアルタイム環境センサーを設置できる可能性があると考えられています。 これにより、水中通信インフラが巨大な地球物理センサーに効果的に変換される可能性があります。 このアプローチを現在の地震計ベースのネットワークと統合することで、地球規模の地震監視インフラを陸上から、現在少数の常設地震計しか設置されていない海底まで大幅に拡張できる可能性があります。