Кабель для кратера

Предотвратить извержение вулкана невозможно, но предсказать — вполне. Система сейсмографов, наблюдающая за самым активным вулканом Исландии оснащена кабелями LAPP.

Подъём сейсмологического оборудования к кратеру вулкана Гекла.

Гекла — один из самых активных вулканов Исландии. Расположенный на юге острова, он является центральным вулканом 40-километровой вулканической гряды возрастом не менее 6600 лет. Вулкан знаменит своей регулярностью: он извергается  каждые 10 лет: в 1970, 1980, 1991 и 2000. Когда Гекла извергается, фонтаны из пепла и дыма поднимаются на высоту до 30 километров.

После извержения в 2000 году, вулкан позволил себе передышку. Для туристов, которые стекаются к вулкану заглянуть за край его кратера, расположенного на высоте 1491 м над уровнем моря, это хорошая новость, но геофизиков беспокоит эта затянувшаяся пауза.

«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 (the School of Cosmic Physics of the Institute for Advanced Studies )в Дублине, Ирландия. Там он возглавляет техническое подразделение, которое с помощью сейсмодатчиков отслеживает по всему миру активность бесчисленного количества вулканов, включая вулкан Гекла.

Если датчики обнаружат малейшие колебания земли -  это уже красный уровень тревоги. Ведь последние извержения 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.

Дрожь земли: регистрация сейсмических волн

Команда Мёлльхоффа установила шесть сейсмодатчиков на вершине Гекла. Внутри каждого такого 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, но металлический сердечник остается неподвижным из-за 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. Чаще всего для передачи данных используется беспроводная сеть, но погодные условия Исландии (недостаточно солнца для солнечных батарей, на которых работает модем) не позволяют этого сделать.

Поэтому команда Мёлльхоффа решила применить кабель производства LAPP для передачи сейсмоданных. По кабелю передаются как данные, так и электропитание для датчиков, которое поступает от трех малых ветряных генераторов. Каждый генератор работает в паре с солнечной батареей, которая компенсирует отсутствие ветра в летнее время. При создании системы инженеры исходили из принципа максимальной энергоэффективности.

Поставкой кабеля занималась 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.

Сквозь снег и скалы

Основным аргументом в пользу кабеля LAPP была его прочность. Прокладку нельзя осуществить в толще твердой вулканической породы, поэтому единственно возможным стал вариант укладки кабеля по поверхности острых как бритва скал. Кабель должен выдерживать механическое истирание, низкие температуры исландской зимы и круглогодичные 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℃. В некоторых местах из-под земли выходят из земли высококоррозионные газы и жар.

Путь на вершину - испытания и для человека и для материала.

Бергур Бергсон, инженер Метеослужбы Исландии отыскал подходящий кабель для наружной прокладки на сайте LAPP. 

Кабель снабжен четырьмя 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.

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.

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.