La fibra óptica es uno de los inventos más importantes de las últimas décadas. Sin ir más lejos, gracias a esta tecnología podemos disfrutar hoy en día de Internet de alta velocidad por un precio módico y con un consumo eléctrico menor al que suponían tecnologías superadas como el ADSL o el par de cobre. Pero la fibra óptica sirve para mucho más, como la iluminación o el uso de sensores. Es más. Esta tecnología podría ayudar a detectar tsunamis con la suficiente antelación y de una manera más precisa y económica que los métodos actuales.
En el campo de los sensores, encontramos fibra óptica como sensor en sí mismo y como elemento para transmitir la información captada por el sensor. Y sirve para medir casi todo. Citando la Wikipedia, “deformación, temperatura, presión, humedad, campos eléctricos o magnéticos, gases, vibraciones…”. “Su tamaño pequeño y el hecho de que por ellas no circula corriente eléctrica les dan ciertas ventajas respecto a los sensores eléctricos”.
Investigadores de la Universidad de Michigan, en Estados Unidos, trabajan en la tarea de detectar tsunamis empleando fibra óptica. Un método que sería mucho más económico que el sistema DART empleado actualmente. Un sistema que implica el despliegue de boyas con su correspondiente coste en instalación y mantenimiento.
Detectar tsunamis de manera eficaz y barata
DART es el acrónimo de Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis. Se compone principalmente de boyas que monitorizan lo que ocurre a su alrededor en busca de posibles tsunamis. De su mantenimiento en Estados Unidos se encarga la NOAA, la National Oceanic and Atmospheric Administration. Y le supone un coste de 500.000 dólares de instalación y 300.000 dólares anuales de mantenimiento. En el océano Pacífico, hay 32 boyas de detección.
Pero, si todo va bien, el sistema DART podría jubilarse gracias a DAS, acrónimo de Distributed Acoustic Sensing, detección acústica distribuida en castellano. Para su despliegue, serían necesarios más de un millón de kilómetros de cables de fibra óptica que se colocarían en el suelo oceánico. Detrás del proyecto está el equipo liderado por el seismólogo Zack Spica, del Instituto de Tecnología de California.
En sus propias palabras, explica que “las empresas de telecomunicaciones han estado colocando estos cables de fibra óptica durante los últimos 30 años, y han gastado cientos de miles de millones de dólares para hacerlo”. “Ahora, gracias a la fotónica avanzada y a la gran potencia informática, podemos convertir los cables de fibra óptica en redes de sensores superdensas y de alta fidelidad”. Y para probar su sistema para detectar tsunamis, el equipo de Spica publicó un estudio en Geophysical Research Letters explicando en qué consiste. En su introducción, lo deja claro: “Permite la recopilación de datos de alta resolución a largas distancias y promete mejorar las capacidades de alerta temprana de tsunamis”.
La clave está en la detección temprana
Spica cuenta que, “a diferencia de los terremotos, que ocurren de repente y son difíciles de evitar, a pesar de que existen algunos sistemas de alerta temprana, los tsunamis generalmente tardan más tiempo en acumularse y llegar a la costa”. De ahí la importancia de los sistemas de alerta temprana. “Es difícil evaluar la magnitud de un tsunami antes de que llegue a la costa. Por lo tanto, se necesita instrumentación en alta mar, que es costosa y difícil de mantener”. Por eso, la implementación de fibra óptica podría ser una solución que combina eficacia y reduce el coste del mantenimiento.
Para probar que el sistema DAS funciona, durante los últimos cinco años, el equipo de Spica ha trabajado en Alaska, Japón, España y en el lago Ontario instalando cables de fibra óptica para detectar posibles tsunamis. En uno de esos experimentos, en Florence, Oregón, el equipo detectó un tsunami que se había originado en una cadena de islas a casi 1.300 millas al este de la punta de América del Sur. Es decir, más de 2.000 kilómetros de distancia.
El sistema DAS monitoriza los fotones, es decir, las partículas de luz que viajan a través de la fibra óptica. Algunos fotones se refractan hasta el principio del cable. Estos fotones se refractan hacia atrás y, en un momento dado, la cantidad de luz que regresa al interrogador es proporcional a la deformación a lo largo del cable. Con esta información, se pueden detectar fenómenos como terremotos o tsunamis. Precisamente, las investigaciones de Spica empezaron con los terremotos, que producen una gran cantidad de energía en muy poco tiempo. Pero la idea era probar si la fibra óptica puede detectar movimientos más sutiles como los tsunamis. Y lo logró.
Detectar tsunamis con la fibra óptica ya instalada
Aunque implementar el sistema DAS que propone Zack Spica y su equipo de investigadores es más económico que el sistema DART actual, todavía se podría abaratar más su coste si se aprovecha la red de fibra óptica ya implementada. Por el momento, no se pueden usar los cables de fibra óptica para ambas actividades de manera simultánea, telecomunicaciones y detección de tsunamis. Pero, en el futuro, las redes abandonadas o sustituidas por otros sistemas de telecomunicaciones, como satélites u otros cables, podrían aprovecharse para esta tarea.
Una segunda vida que amortizaría aún más la fibra óptica y reduciría el coste del sistema DAS para detectar tsunamis. Además, Spica propone más utilidades de sus sistema y de la fibra óptica: vigilancia militar, seguimiento de barcos, medición de ondas internas, seguimiento de las temperaturas oceánicas e investigación sobre el cambio climático en general.
