नई फोटोनिक सेंसिंग सुविधाओं में भूकंपीय संवेदन, ग्लेशियोलॉजी और बहुत कुछ के लिए फाइबर ऑप्टिक केबल का उपयोग किया जाएगा।
फाइबर ऑप्टिक केबल जो भूमिगत, समुद्र के नीचे और हमारे घरों में चलती हैं, वे वीडियो, ईमेल और ट्वीट भेजने के अलावा और भी बहुत कुछ कर सकती हैं। ये सिग्नल जमीन के कंपन को नैनोमीटर जितना छोटा रिकॉर्ड कर सकते हैं, जहां कहीं भी केबल जमीन को छूती है। इस तरह के फाइबर ऑप्टिक केबल के अनपेक्षित उपयोग की खोज दशकों पहले हुई थी, जिससे सैन्य और वाणिज्यिक अनुप्रयोगों में उनका उपयोग सीमित हो गया था।
वाशिंगटन विश्वविद्यालय में एक पायलट प्रोजेक्ट में, फाइबर ऑप्टिक सेंसिंग भूकंप विज्ञान, हिमनद विज्ञान और यहां तक कि शहरी निगरानी के लिए। एमजे मर्डोक चैरिटेबल ट्रस्ट, वैंकूवर, वाशिंगटन में स्थित एक गैर-लाभकारी संस्था, से $473,000 के अनुदान से आंशिक रूप से वित्त पोषित, नई UW फोटोनिक सेंसिंग सुविधा फाइबर ऑप्टिक केबल के माध्यम से यात्रा करने वाले फोटॉन का उपयोग करती है। तीन डिकोडर मशीन, या “पूछताछकर्ता” हैं, जो पता लगाते हैं केवल 1 नैनोमीटर की भूकंपीय गति।
मुख्य अन्वेषक ने कहा, “फाइबर-ऑप्टिक सेंसिंग ग्राउंड-आधारित भूभौतिकी में सबसे बड़ी प्रगति है क्योंकि इस क्षेत्र को 1970 के दशक में डिजीटल किया गया था।” ब्रैड लिपोव्स्की, पृथ्वी और अंतरिक्ष विज्ञान के यूडब्ल्यू सहायक प्रोफेसर। “यूडब्ल्यू फोटोनिक सेंसिंग फैसिलिटी और इसके सहयोगी भूकंप विज्ञान, हिमनद विज्ञान, समुद्र विज्ञान, जल विज्ञान और बुनियादी ढांचे की निगरानी सहित वैज्ञानिक विषयों में इस तकनीक की क्षमता का पता लगाएंगे।”
नया केंद्र संयुक्त राज्य अमेरिका में सबसे बड़ा है, प्रशांत नॉर्थवेस्ट में अपनी तरह का पहला है, और जमीनी गति को महसूस करने के लिए फाइबर ऑप्टिक्स का अध्ययन करने वाली कुछ शोध साइटों में से एक है। यह निगरानी दृष्टिकोण भूकंपीय डेटा की मात्रा को हजारों गुना बढ़ा सकता है।
अब तक, तीन यूडब्ल्यू पूछताछकर्ताओं में से एक “डार्क फाइबर” या अप्रयुक्त केबल से जुड़ा है जो सिएटल और बोथेल यूडब्ल्यू परिसरों के बीच चलता है। शोधकर्ताओं ने अलास्का के कुक इनलेट में ज्वालामुखी, समुद्री, हिमनद और क्रस्टल सिस्टम को समझने के लिए एक समान पानी के नीचे केबल को जोड़ने की भी योजना बनाई है। अन्य उपकरणों का उपयोग अस्थायी तैनाती के लिए किया जाता है।
‘पूछताछकर्ता’ उपकरण एक पोर्टेबल बॉक्स है, जो एक टोस्टर के आकार के बारे में है, जो ऑप्टिकल संकेतों को अत्यधिक सटीक जमीनी गति में परिवर्तित करता है। UW फोटोनिक सेंसिंग फैसिलिटी में तीन पूछताछकर्ता हैं जिनका उपयोग प्रयोगशाला या क्षेत्र में किया जा सकता है। प्रत्येक 15,000 भूकंप के बराबर एकत्र करता है। छवि क्रेडिट: फरवरी
जब भारी ट्रक, निर्माण कार्य, या भूकंप के कारण जमीन हिलती है, भूकंपीय तरंगें भूकंप के केंद्र से एक तालाब में लहरों की तरह यात्रा करती हैं। जब भूकंपीय तरंगें एक फाइबर ऑप्टिक केबल तक पहुंचती हैं, तो केबल बहुत कम फैलती है, जिससे फोटॉनों को बाधित किया जाता है जो स्वाभाविक रूप से स्रोत पर वापस प्रतिबिंबित होते हैं। शोधकर्ता इस ब्रेक का पता रिटर्निंग लाइट वेव में लगा सकते हैं और यह पता लगा सकते हैं कि केबल कहां जाम है।
इस तकनीक को “वितरित ध्वनिक संवेदन” या डीएएस के रूप में जाना जाता है क्योंकि सिस्टम वितरित किया जाता है और इसका उपयोग ध्वनि तरंगों और जमीनी गति दोनों की निगरानी के लिए किया जा सकता है।
वही तकनीक धीमी गति को भी रिकॉर्ड कर सकती है।लिपोव्स्की और यूडब्ल्यू स्नातक छात्र ग्लेशियरों का अध्ययन कर रहे हैं जॉन मॉर्गन मानोस वे सतह के पिघलने की दर की निगरानी के लिए माउंट बेकर पर ईस्टन ग्लेशियर में उपकरणों को ले गए। टीम ने केबल लगाए और पूछताछ करने वालों का इस्तेमाल यह देखने के लिए किया कि ग्लेशियर की बर्फ कितनी पिघली है।
अन्य पायलट परियोजनाओं में, प्रशांत नॉर्थवेस्ट भूकंप नेटवर्क के यूडब्ल्यू शोधकर्ता भूकंप, ज्वालामुखी और भूस्खलन जैसे भूकंप विज्ञान में अनुप्रयोगों की खोज कर रहे हैं। UW समुद्र विज्ञानी फाइबर ऑप्टिक केबल का उपयोग करते हैं जो समुद्र तल की वेधशालाओं से जुड़ते हैं ताकि समुद्र के दोषों की निगरानी की जा सके और व्हेल पर छिपकर बातें की जा सकें। यूडब्ल्यू के सिविल इंजीनियर अध्ययन करेंगे कि क्या तकनीक यातायात टकराव और इमारतों और पुलों के बुनियादी ढांचे की निगरानी कर सकती है।
इस सुविधा में सिएटल में एक अर्ध-स्थायी वेधशाला और अन्य अप्रयुक्त “अंधेरे” फाइबर शामिल हैं, जिसमें व्हिडबी द्वीप की ओर जाने वाली केबल भी शामिल है। टीम माउंट रेनियर पर अस्थायी क्षेत्र की तैनाती के लिए केबल बिछाने की भी योजना बना रही है, और अंटार्कटिका में ग्रीनलैंड के fjords और मैकमुर्डो स्टेशन में आगे की परियोजनाओं की जांच कर रही है।
“हम एक ‘स्मार्ट अर्थ’ की अवधारणा तक पहुँच रहे हैं जो पृथ्वी को सुन सकती है। मारिन डेनोरो, पृथ्वी और अंतरिक्ष विज्ञान के यूडब्ल्यू सहायक प्रोफेसर। “यह तकनीक हमें भूकंपीय संवेदन करने की अनुमति देती है जहां हम पहले नहीं कर सकते थे – जहां सेंसर लगाना मुश्किल या बहुत महंगा था। उच्च है।”
ब्रैड लिपोव्स्की के साथ एक संयुक्त परियोजना में स्विट्जरलैंड में रोन ग्लेशियर की सतह पर फाइबर ऑप्टिक केबल (पीला)। UW फोटोनिक सेंसिंग फैसिलिटी पहले से ही माउंट बेकर के ईस्टन ग्लेशियर में इसी तरह के उपकरणों का उपयोग कर रही है।छवि क्रेडिट: स्विस फेडरल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी, ज्यूरिख
आज के सिस्मोग्राफ एक बिंदु पर जमीनी गति को रिकॉर्ड करते हैं, जबकि फाइबर ऑप्टिक केबल केबल के साथ कई बिंदुओं पर माप करते हैं। परीक्षण केबल में 15,000 डेटा चैनल हैं। डेनोले भूकंपीय डेटा के इस नए पर्वत को समझने के लिए कंप्यूटिंग और मशीन लर्निंग का उपयोग करता है।
“भूकंप विज्ञान में, हमारा डेटा हिल रहा था,” डेनोल कहते हैं। “यह पहली बार है जब हम डेटा स्ट्रीमिंग 2डी छवियों और यहां तक कि वीडियो भी प्राप्त कर सकते हैं।”
एमजे मर्डोक चैरिटेबल फाउंडेशन अनुदान 2021 के अंत में प्रदान किया गया था। शोधकर्ताओं ने पिछले वसंत में डिवाइस को जोड़ने और परीक्षण करने के लिए धन का उपयोग किया। कैंपस में डेटा विज़ुअलाइज़ेशन रूम जल्द ही पूरा हो जाएगा।
“एमजे मर्डॉक चैरिटेबल ट्रस्ट के समर्थन के लिए धन्यवाद, यूडब्ल्यू इस तकनीक के लिए बहुत सारे उपकरण हासिल करने वाला पहला विश्वविद्यालय है,” लिपोव्स्की ने कहा। “यह पायलट परीक्षण चरण में है और मैं यह देखने के लिए उत्साहित हूं कि यह कहां जाता है।”
चटनी: वाशिंगटन विश्वविद्यालय
