Кабелі аж до вулканічного кратера

Гекла (Hekla) — один із найактивніших вулканів Ісландії. Науковці сподіваються зазирнути в черево гори за допомогою мережі сейсмометрів, щоби мати змогу попередити про наближення виверження. Для підключення цієї мережі виникла потреба у використанні кабелю від компанії LAPP, адже умови роботи в горах Ісландії аж ніяк не можна вважати сприятливими.

Вулкани — такий самий невід’ємний атрибут Ісландії, як і гейзери, ельфи та тролі. До найактивніших і найбільш небезпечних належить вулкан Гекла, розташований на півдні острова. Його виверження відбуваються приблизно раз на десятиріччя, останні були зареєстровані в 1970, 1980, 1991 і 2000 роках. Під час цього дійства фонтани попелу здіймалися в небо на висоту до 30 кілометрів. Проте з моменту останнього виверження у 2000 році вулкан, схоже, вирішив перепочити. Це гарна новина для туристів, юрби яких ринули до краю кратера, розташованого на висоті 1 491 м над рівнем моря. Але водночас це змушує геофізиків нервувати. «Виверження Гекла може відбутися будь-якої миті, – попереджає Мартін Мьольгоф (Martin Möllhoff), – і що довше триває цей період спокою, то несамовитішим буде виверження». Німецький геофізик працює в Школі космічної фізики Інституту перспективних досліджень, розташованого в м. Дублін, Ірландія. Там він очолює технічний підрозділ, який використовує сейсмометри для відстеження параметрів численних вулканів в усьому світі, одним із яких є Гекла. Якщо ці датчики виявляють незначні коливання земної кори, це зумовлює появу червоного коду загрози. Проблема полягає в тому, що ознаки останніх вивержень з’являлися на графіках сейсмічної активності лише за 30–80 хвилин до самої події. Тому всі відвідувачі вулкану Гекла мають завантажити на свій смартфон додаток, який отримує попереджувальні текстові повідомлення через службу SMS.

Виявлення тривожних ознак

Команда Мьольгофа встановлює на вершині Гекли шість сейсмометрів. Кожен із цих металевих циліндрів містить елемент, виконаний із термічно стабільного металевого сплаву. Його майже абсолютну нерухомість забезпечує електронний контур управління зі зворотним зв’язком. Коливання земної кори змушують корпус вібрувати, тоді як цей елемент залишається нерухомим унаслідок дії власної інерції. Положення елементу відносно корпусу вимірюється, після чого електронний контур управління зі зворотним зв’язком, залежно від моделі, забезпечує застосування зусилля протидії за допомогою магніту або електростатичного розряду. Напруга, необхідна для генерування цього зусилля, являє собою результат вимірювань, який записується в цифровій формі. Це дає змогу виявляти коливання, значення яких становить усього кілька нанометрів (1 нанометр = одна мільйонна частка міліметра).

Оскільки Гекла залишає дуже мало часу для попередження, зберігати значення в сейсмографі та зчитувати їх через кожні кілька місяців, як це робиться зазвичай, просто неможливо. Натомість дані потрібно передавати негайно. Найчастіше для цього використовують 3G-модеми, але у випадку із шістьома сейсмометрами це неможливо, оскільки модем потребує потужності до 5 Вт. Серед похмурих ландшафтів Ісландії, де сонце взимку з’являється над горизонтом усього на кілька годин (за умови, що воно взагалі сходить), сонячні батареї не можуть забезпечити потрібне живлення. Саме тому команда Мьольгофа вирішила використовувати для передавання даних кабель від компанії LAPP. Він дає змогу передавати дані та енергію, необхідну для живлення сейсмометрів, яку генерують три незалежні вітряні турбіни. Кожна з них оснащена сонячною батареєю, яка допомагає компенсувати брак енергії в літні періоди, коли вітер є надто слабким. Мета полягає в підтриманні загального рівня споживання енергії на максимально низькому рівні. 

Кабель був поставлений компанією Johan Rönning — лідером на ринку електрообладнання в Ісландії. Ця організація імпортує та продає продукти LAPP в Ісландії та постачає електричні компоненти для більшості геофізичних установ. Компанія співпрацює з LAPP із 1985 року. «Ми надзвичайно задоволені співпрацею», – говорить Оскар Густавссон (Óskar Gústavsson), менеджер по роботі з ключовими клієнтами компанії Johan Rönning. Густавссон високо оцінює неймовірно ефективну підтримку з боку досвідчених спеціалістів LAPP: «Окрім усього іншого вони також забезпечують просто фантастичний час доставляння продукції».

Серед гострих, як бритва, вулканічних скель

Відстані між вітряними турбінами, центрами передавання даних і сейсмометрами відносно невеликі. У багатьох секторах ринку компанія LAPP добре відома завдяки відсутності обмежень щодо мінімального обсягу замовлення. Це дало змогу науковцям замовити три кілометри кабелю, потрібного для обслуговування всього об'єкта. Проте головним аргументом на користь кабелю LAPP стала його міцність. Тверді вулканічні породи не дають змоги прокласти кабель під землею, тому його потрібно перекидати через гострі, мов бритва, скелі. Тут він має витримувати абразивний вплив і холоднечу ісландської зими. Крім того, упродовж усього року можливі снігопади. Ще один важливий чинник — тепло. Тут, над тонкою «скоринкою» Серединно-Атлантичного хребта скелі можуть бути дуже теплими. Геофізики вже фіксували температуру 50 °С на глибині всього півметра. Крім того, у деяких місцях на поверхню виходять надзвичайно корозійні гази. До переваг цього непривітного ландшафту належить відсутність тварин, які могли б погризти кабель.

Завдання з вибору підходящого кабелю доручили Бергуру Бергссону (Bergur Bergsson). Інженер із метеорологічної служби Ісландії шукав наповнений кабель Ethernet із чотирма витими парами проводів, захисним екраном і міцною зовнішньою оболонкою та з гідрофобним наповненням. Колеги Бергссона використовують такі кабелі в мережах вимірювання сейсмічної активності вже 15 років — одним із прикладів таких проектів є найбільший льодовик Ісландії Ватнайокутль (Vatnajökull). Рішення на користь кабелю від LAPP було обумовлене насамперед якісним веб-сайтом компанії та зручною функцією пошуку. «Ми змогли знайти саме те, що шукали, – говорить Бергссон. – Крім того, LAPP є надзвичайно надійним брендом, якщо йдеться про кабелі».

Цілковита водонепроникність

На веб-сайті компанії LAPP Бергссон знайшов кабель для зовнішнього використання, призначений для з’єднання телекомунікаційних пристроїв. Кабель має чотири виті пари, оточені пластиковою стрічкою з алюмінієвим покриттям, що слугує захисним екраном. Зовнішня оболонка з поліетилену вирізняється стійкістю до впливу ультрафіолету та забезпечує поперечну водонепроникність — це означає, що оболонка не пропускає вологу. Якщо ж вода потрапить усередину через один із кінців кабелю (у цьому разі це може статися через точки під’єднання сейсмометра та модема в дата-центрі, або внаслідок розриву, викликаного гострим предметом), її поширення усередині кабелю виключається. Справа в тому, що кабель заповнений желе на основі вуглеводнів, що загальновідоме як вазелін.

Мьольгоф вважає, що вибір кабелю був дуже вдалим. Він забезпечує стабільне живлення сейсмометрів із напругою — 60 В, а також передавання даних в обох напрямках за допомогою окремих пар проводів. Це дає вулканологам змогу дистанційно коригувати налаштування вимірювальних пристроїв. Система вимірювання першого встановленого сейсмометра працює ідеально, забезпечуючи збирання 1,5 Гб даних щомісяця та їх передавання в режимі реального часу в Рейк’явік і Дублін.

Програма вимірювань має використовуватися до наступного виверження

Наразі ніщо не вказує на ймовірність виверження Гекли найближчим часом. Згідно з погодженим планом програма вимірювань буде працювати до наступного виверження. Мета програми — з’ясувати, як неминучі виверження проявляються в результатах вимірювань, та надати рекомендації щодо розроблення постійно діючої системи раннього попередження. Потім таку систему можна було б встановити на інших вулканах. У будь-якому разі дослідження тривають. Мартін Мьольгоф: «У світі безліч вулканів, які ми ще не дослідили, і безліч запитань, відповіді на які поки що не отримані».