Przewody firmy LAPP w kraterze wulkanu Hekla

| Technika

Hekla jest jednym z najbardziej aktywnych wulkanów Islandii. W każdej chwili może wybuchnąć. Naukowcy mają nadzieję, że za pomocą sieci sejsmometrów będą w stanie monitorować wulkan i ostrzec w przypadku zbliżającej się erupcji. Górskie tereny Islandii to dla nich bardzo trudne środowisko pracy. Do połączeń sieciowych zastosowali niezawodne przewody firmy LAPP.

Przewody firmy LAPP w kraterze wulkanu Hekla
 
Wyposażenie, zawierające 3,000 m przewodów LAPP, transportowane na wzgórza wulkanu Hekla na Islandii. Źródło: Islandzkie biuro meteroologiczne

Wulkany i gejzery zajmują sporą część terytorium Islandii. Jednym z najbardziej niebezpiecznych wulkanów jest Hekla, położona w południowej części wyspy. Wulkan wybucha średnio co 10 lat, ostatnio w 1970, 1980, 1991 oraz 2000, wyrzucając fontannę pyłów i popiołów na wysokość 30 km. Od ostatniej erupcji w 2000 roku wulkan nie był aktywny.

To dobra wiadomość dla turystów, którzy przyjeżdżają, aby wspiąć się na krawędź krateru, na wysokość 1491m nad poziomem morza. Jednocześnie bardzo niepokojąca geofizyków. "Hekla może wybuchnąć w każdej chwili. Po tak długim okresie wyciszenia, erupcja wulkanu może być bardziej gwałtowna"- ostrzega Martin Möllhoff, niemiecki geofizyk pracujący w School of Cosmic Physics of Institute for Advanced Studies w Dublinie, Irlandia.

Kieruje on działem technicznym wykorzystującym sejsmometry do monitorowania niezliczonych wulkanów na całym świecie, w tym Hekli. Jeśli sondy wykryją drobne drżenia w ziemi, to naukowcy ogłaszają alarm czerwony. Dzieje się tak, gdyż ostatnie erupcje zostały wykryte z wyprzedzeniem od 30 do 80 minut. Wszyscy turyści wspinający się na Heklę muszą pobrać aplikację na telefon, która ostrzeże ich za pomocą wiadomości SMS w razie niebezpieczeństwa erupcji.

Sygnały ostrzegawcze

Zespół Möllhoffa jest w trakcie instalowania sześciu sejsmometrów na szczycie wulkanu. Są to zamocowane do podłoża metalowe cylindry, w których umieszczono ciężarek wykonany z termicznie stabilnego stopu metalu. Ciężarek jest utrzymywany w bezruchu przez generowane w pętli sprzężenia zwrotnego siły elektromagnetycznej. Drżenie podłoża powoduje drgania cylindrów, podczas gdy ciężarek nadal utrzymywany jest w bezruchu.

Cały czas mierzona jest pozycja ciężarka względem cylindra i siła (elektrostatyczna lub magnetyczna) potrzebna do utrzymania ciężarka w pozycji nieruchomej. Napięcie wymagane do wytworzenia tej siły jest wartością pomiaru zapisywaną cyfrowo. Umożliwia to wykrycie ruchów rzędu kilku nanometrów (1 nanometr = 1 milionowa część milimetra).

Ponieważ w przypadku Hekli mamy tak krótki czas na sygnały ostrzegawcze, nie można zapisywać wartości pomiarów sesjometru i odczytywać co parę miesięcy. Należy przekazywać je natychmiast. Zwykle odbywa się to za pośrednictwem modemów mobilnych 3G, ale nie jest to możliwe dla wszystkich sześciu sejsmometrów, ponieważ modem wymaga do pięciu watów energii elektrycznej.

W zimnym islandzkim krajobrazie, gdzie słońce wschodzi tylko przez kilka godzin dziennie, jeśli zimą w ogóle, ogniwa słoneczne nie są w stanie dostarczyć wystarczającej ilości energii. Dlatego zespół Möllhoffa zdecydował się wykorzystać przewody firmy LAPP do transferu danych. Przewód przesyła dane, a także energię potrzebną do uruchomienia sejsmometrów generowaną przez trzy niezależne małe turbiny wiatrowe. Każda turbina wiatrowa jest wspierana przez ogniwo słoneczne, aby zrekompensować okresy słabego wiatru w lecie. Celem było jednak utrzymanie całkowitego zużycia energii na jak najniższym poziomie.

Przewód został dostarczony przez firmę Johan Rönning, lidera rynku sprzętu elektrycznego w Islandii. Johan Rönning importuje i sprzedaje produkty LAPP na Islandii, a także dostarcza komponenty elektryczne do większości instalacji geofizycznych. Firma współpracuje z LAPP od 1985 roku.

"Jesteśmy bardzo zadowoleni ze współpracy", mówi Óskar Gústavsson, menedżer ds. Kluczowych klientów w firmie Johan Rönning. Gústavsson chwali doskonałe wsparcie doświadczonych ekspertów LAPP: "Są także fantastyczni z czasem dostawy"  

Ostre skały wulkaniczne

Odległości między turbinami wiatrowymi, centrami przesyłu danych i sejsmometrami są stosunkowo krótkie. Naukowcy potrzebowali trzy kilometry przewodu do całej instalacji. Głównym argumentem, który zadecydował o wyborze przewodu LAPP była jego wytrzymałość. Twardy kamień wulkaniczny uniemożliwia zainstalowanie przewodów pod ziemią, co oznacza, że trzeba go poprowadzić po ostrych jak brzytwa skałach.

Tutaj przewód narażony jest na mechaniczne ścieranie i niskie temperatury islandzkich zim. Śnieg może leżeć przez cały rok. Z drugiej strony, pod cienką skorupą Grzbietu Środkowego Atlantyku, skała może być bardzo ciepła. Temperatura może dochodzić do 50 stopni Celsjusza na głębokości zaledwie pół metra. Ponadto w niektórych miejscach z ziemi wypływają silnie korozyjne gazy. Zaletą tego niegościnnego krajobrazu jest brak zwierząt, które mogłyby przegryźć kabel.

Zadanie wyboru odpowiedniego przewodu przypadło Bergur Bergsson. Inżynier z islandzkiego biura meteorologicznego szukał kabla ethernetowego wypełnionego żelem, z czterema skręconymi parami, ekranem i wytrzymałym płaszczem zewnętrznym. Koledzy Bergssona używają takich kabli w sejsmicznych sieciach pomiarowych od 15 lat (podobny projekt na Vatnajökull, największym lodowcu Islandii).

W doborze przewodu naukowcy korzystali z konfiguratorów przewodów na naszej stronie internetowej. "Udało nam się znaleźć dokładnie to, czego szukaliśmy", mówi Bergsson. "LAPP jest godną zaufania marką w branży kablowej".

W pełni wodoszczelny

 
Warunki pogodowe -Hekla, prawie 1,500 m nad poziomem morza. Źródło: Islandzkie biuro meteroologiczne

Na stronie internetowej LAPP Bergsson znalazł zewnętrzny kabel do połączeń w telekomunikacji. Kabel składa się z czterech skręconych par, otoczonych taśmą aluminiową, która działa jak ekranowanie. Zewnętrzna osłona z PE jest odporna na promieniowanie UV i jest poprzecznie wodoodporna, co oznacza, że nie pozwala przeniknąć wilgoci do wewnątrz przewodu.

Jeżeli woda przeniknie na końcach kabla, w tym przypadku na połączeniach z sejsmometrem i modemem w centrum danych, lub przez rozdarcie płaszcza spowodowane ostrym przedmiotem, woda nie może się rozprzestrzeniać przez kabel. Dzieje się tak dlatego, że kabel jest wypełniony żelem, powszechnie zwanym wazeliną.

Möllhoff uważa, że wybór przewodu jest bardzo dobry. Zasilanie sejsmometrów prądem stałym o napięciu 60V jest stabilne, podobnie jak transmisja danych w obu kierunkach za pomocą oddzielnych par przewodów. To pozwala wulkanologom dostosować ustawienia sejsmometru z odległości. System pomiarowy pierwszego zainstalowanego sejsmometru działa idealnie, gromadząc 1,5 gigabajta danych miesięcznie i transmitując je na żywo do Reykjavíku i Dublina.

Pomiary będą wykonywane do czasu erupcji wulkanu

Jak dotąd, nic nie wskazuje, że w najbliższym czasie dojdzie do erupcji wulkanu. Pomiary będą cały czas kontynuowane. Mają na celu odkrycie, jak szybko, dzięki danym pomiarowym, jesteśmy w stanie przewidzieć erupcje i pomogą opracować skuteczny system wczesnego ostrzegania. Podobne systemy będzie można zainstalować na innych wulkanach.

"Nadal wiele wulkanów pozostaje niezbadanych, na wiele pytań nie znamy jeszcze odpowiedzi"- powiedział Martin Möllhoff. Na jedno pytanie można jednak śmiało odpowiedzieć. Przewody firmy LAPP mogą pomóc w uratowaniu życia ludziom, którzy w chwili erupcji znajdą się w pobliżu wulkanu.