Сейсмологи видят будущее в волоконно-оптических кабелях как датчиках землетрясений

Волоконно-оптические кабели, содержащие тысячи микроскопических внутренних дефектов в каждом тонком стеклянном волокне, становятся перспективным инструментом для сбора сейсмических данных в самых разных условиях — от городской среды до удалённых ледников. В журнале Seismological Research Letters сейсмолог из Калифорнийского технологического института Чжунвэнь Чжан описывает растущий интерес к методу распределённого акустического зондирования и его потенциальные применения.

Метод DAS использует внутренние неоднородности длинного оптического волокна в качестве тысяч сейсмических датчиков. Прибор на одном конце кабеля посылает лазерные импульсы и анализирует их «эхо», отражающееся от дефектов. Когда волокно подвергается воздействию сейсмических волн, меняются характеристики рассеянного света, что позволяет определять тип волн. За последние пять лет чувствительность DAS-систем значительно возросла, сделав их сопоставимыми с традиционными сейсмометрами. Это открывает возможности для мониторинга в труднодоступных местах, где развёртывание плотных сетей обычных датчиков было бы слишком дорого, включая использование уже проложенных «тёмных» волокон.

DAS особенно перспективен для работы в экстремальных условиях, таких как Антарктида или даже Луна, где волокно более устойчиво, чем электроника. Учёные уже применяют его для изучения циклов оттаивания и замерзания вечной мерзлоты и ледников, что важно для понимания вклада таяния льдов в повышение уровня моря. После землетрясений в Риджкресте (2019 год) с помощью DAS удалось за три дня превратить 50 км кабеля в более чем 6000 датчиков для мониторинга афтершоков. Основные текущие задачи — увеличение дальности работы систем с 10–20 км до 100 км и точное определение геометрии залегания кабеля в грунте. Несмотря на некоторые технические шумы, источник которых ещё изучается, DAS уже доказал свою эффективность как новый ценный инструмент сейсмического «прослушивания».