Кабель для жерла вулкана

Вулкан Гекла считается одним из наиболее активных в Исландии. Ученые планируют с помощью сети сейсмодатчиков заглянуть в чрево горы для возможности предупреждения о надвигающихся извержениях. Для создания сети потребуются кабели особой прочности производства LAPP, ведь условия в исландских горах далеко не благоприятные.

Исландию вряд ли можно представить без эльфов и троллей, а также без вулканов. Один из наиболее активных и опасных — Гекла, расположенный на юге острова. Его извержения случаются примерно каждые десять лет — самые недавние в 1970, 1980, 1991 и 2000 гг — и выбрасывают фонтаны пепла в воздух, на высоту до 30 км. Однако со времени последнего извержения в 2000 г у вулкана наступил перерыв. Для туристов, которые стекаются к вулкану заглянуть за край его кратера, расположенного на высоте 1491 м над уровнем моря, это хорошая новость. Но геофизиков она беспокоит. «Гекла может извергнуться в любую минуту, — предупреждает Мартин Мёлльхофф, — и чем дольше длится затишье, тем мощнее может быть извержение». Немецкий геофизик работает в Школе космической физики Института передовых исследований в Дублине, Ирландия. Там он возглавляет техническое подразделение, которое с помощью сейсмодатчиков отслеживает по всему миру активность бесчисленного количества вулканов, включая Гекла. Если датчики обнаружат малейшие колебания земли, это равносильно красному уровню тревоги. Ведь последние извержения этого вулкана отображались на сейсмических кривых лишь за 30-80 минут до катаклизма. Поэтому всех посетителей Гекла обязывают устанавливать на свои смартфоны приложения, которые принимают предупреждения об опасности извержений по СМС.

Выявление тревожных признаков

Сейчас команда Мёлльхоффа устанавливает шесть сейсмодатчиков на вершине Гекла. Внутри каждого такого цилиндрического прибора установлен сердечник из термостабильного металлического сплава. Сердечники поддерживаются в неподвижном состоянии с помощью электронной цепи с обратной связью. Корпус датчика может колебаться от вибраций земной поверхности, однако металлический сердечник остается неподвижным из-за своей большой инерции. Система измеряет положение сердечника относительно корпуса, а электронная цепь в зависимости от модели генерирует магнитную либо электростатическую силу противодействия. Электрическое напряжение, с которым генерируется сила — это показатель датчика, который оцифровывается и записывается. Такая технология обеспечивает чувствительность к колебаниям в несколько нанометров (1 нанометр = 1 одна миллионная миллиметра).

Непредсказуемость Гекла не позволяет ученым снимать показания обычным образом, при обходе сейсмографов раз в несколько месяцев. Вместо этого данные необходимо передавать незамедлительно. Обычно канал связи организуется на базе модема 3G, но для всех шести датчиков это будет сделать затруднительно, т.к. модем потребляет мощность до 5 Вт. Солнечные батареи малоэффективны под хмурым исландским небом, где зимой солнце если и восходит, то всего на несколько часов в день. По этой причине команда Мёлльхоффа решила применить кабель производства LAPP для передачи сейсмоданных. По кабелю передаются как данные, так и электропитание для датчиков, которое поступает независимо от трех малых ветряных генераторов. Каждый генератор работает в паре с солнечной батареей, которая своей выработкой компенсирует отсутствие ветра в летнее время. При создании системы инженеры, однако, исходили из принципа максимальной энергоэффективности.

За поставку кабеля отвечала компания Johan Rönning, лидер рынка электрооборудования в Исландии. Johan Rönning занимается импортом и продажей изделий LAPP в Исландии, а также снабжает электрокомпонентами большинство геофизических сооружений. Компания является партнером LAPP с 1985 года. «Нас полностью устраивает данное сотрудничество», — заявляет Оскар Густавсон, менеджер по работе с ключевыми клиентами Johan Rönning. Густавсон высоко ценит сопровождение сделок, которое оказывают эксперты LAPP — «Поставка продукции LAPP происходит в исключительно сжатые сроки».

Путь через острые скалы

Ветряные генераторы, вычислительный центр и сейсмодатчики находятся друг от друга сравнительно недалеко. Для большинства типов кабелей у LAPP нет минимального объема поставки. Это дало возможность ученым приобрести 3 км кабеля, которых хватит для сооружения всей системы. Однако основным аргументом в пользу кабеля LAPP была его прочность. Прокладку нельзя было осуществить в толще твердой вулканической породы, поэтому единственно возможным стал вариант укладки кабеля по поверхности острых как бритва скал. В таком случае кабель должен выдерживать механический износ и отрицательные температуры исландской зимы. В течение круглого года также возможны снегопады. Другой важный фактор — теплоизоляция. Здесь, на тонкой коре Среднеатлантического Хребта, порода может сильно разогреваться. Температура, замеряемая геофизиками на глубине всего лишь полуметра, составляет 50℃. Также в некоторых местах из-под земли сочатся агрессивные газы. С другой стороны в такой местности не обитают дикие животные, которые могут перегрызать кабель.

Задача по выбору подходящей модели кабеля выпала Бергуру Бергсону, инженеру Метеослужбы Исландии. Ему предстояло найти экранированный кабель Ethernet с четырьмя витыми парами, вазелиновым наполнителем и внешней оболочкой повышенной прочности. Коллеги Бергсона использовали такой тип кабеля для сейсмических измерений уже более 15 лет, например, в похожем проекте на крупнейшем исландском леднике Ватнайёкюдль. Инженеры остановили свой выбор на LAPP в первую очередь благодаря удобству системы поиска на веб-сайте компании. «Нам удалось найти кабель, в точности соответствующий нашим требованиям, — говорит Бергсон. «На рынке кабелей марка LAPP также считается очень надежной».

Водонепроницаемость в любом направлении

Сделав запрос на сайте LAPP, Бергсон отыскал телекоммуникационный кабель для наружной прокладки. Кабель снабжен четырьмя жилами с витыми парами с экранирующей оплеткой из пластиковой ленты с алюминиевым покрытием. Внешняя полиэтиленовая оболочка устойчива к УФ-излучению, обладает продольной водонепроницаемостью, т.е. влага не распространяется по длине кабеля. Если вода попадает в кабель на одном из его концов: в месте подключения к сейсмодатчику или в вычислительном центре, на стороне модема, или в месте повреждения острым предметом — она не может распространиться дальше. Её распространению препятствует технический вазелин, который изнутри заполняет кабель.

Мёлльхофф считает, что сделал прекрасный выбор кабеля. Постоянный ток напряжением 60 В подается к сейсмодатчикам бесперебойно, так же как идет прием и отправка данных по индивидуальным витым парам. Таким образом, вулканологи могут настраивать приборы удаленно. Измерительная система первого смонтированного датчика показала себя идеально, собирая в месяц данные объемом до 1,5 гигабайт и передавая их в реальном времени в Рейкьявик и Дублин.

Непрерывные исследования до самого момента извержения

В настоящий момент можно утверждать, что близится извержение. Ученые планируют продолжать измерения до следующего извержения. Их цель — установить, каким образом данные измерений отображают надвигающиеся извержения, а также создать основу для разработки постоянной системы раннего предупреждения. Такую систему затем можно будет применить на других вулканах. В любом случае, исследования продолжаются. Мартин Мёлльхофф: «В мире еще много неисследованных вулканов и много вопросов, на которые предстоит найти ответ».

Источник: компания «ЛАПП Руссия»