Utilizando fibras ópticas para monitorear el medio ambiente y los terremotos: Unipd también participa en el proyecto

Nuestro planeta está rodeado por una red de miles de millones de kilómetros de fibra óptica, a través de la cual se transmite toda la información que viaja en Internet. Gracias a los recientes avances tecnológicos, la comunidad científica abre una nueva oportunidad en la monitorización ambiental: utilizar las redes de telecomunicaciones de fibra óptica existentes como un sistema de detección ambiental distribuido globalmente.

El objetivo del proyecto Ecstatic es transformar las redes de telecomunicaciones en un sistema de detección distribuido globalmente, con aplicaciones que van desde la vigilancia ambiental (como el seguimiento de terremotos y tsunamis) hasta el monitoreo de infraestructura y la detección de anomalías. Sin embargo, esto requiere una revisión de las especificaciones de las técnicas de comunicación, las características de las señales y de los dispositivos, así como los diseños y arquitecturas de los sistemas, para aprovechar el potencial de uso en otros contextos, explotando así el considerable valor derivado de los importantes costos de implementación de redes. Ecstatic, que tendrá una duración de cuatro años, ha recibido una financiación de más de cuatro millones de euros del programa de investigación e innovación Horizonte Europa de la Unión Europea, y en él participan 14 socios europeos. Entre ellos, el equipo del Departamento de Ingeniería de la Información de la Universidad de Padua, dirigido por el profesor Luca Palmieri, está desarrollando un sistema innovador que permitirá utilizar cables submarinos de fibra óptica como sensores ambientales. La actividad de investigación, realizada en estrecha colaboración con la Universidad de L'Aquila y Sparkle, culminará con un experimento en el cable BlueMed de Sparkle, que va desde Génova a Palermo a través del mar Tirreno.

«La fibra óptica - subraya Luca Palmieri, profesor de Campos Electromagnéticos y responsable del proyecto en la Universidad de Padua - está presente en todas partes, incluso en los lugares más inaccesibles, como los fondos marinos y oceánicos, y constituye un óptimo medio de comunicación. Sin embargo, los receptores deben estimar y ecualizar constantemente los canales de transmisión para garantizar que Internet funcione correctamente. Al realizar esta estimación, los receptores también están midiendo, indirectamente, el medio ambiente. De esta consideración nació la idea de utilizar las redes de comunicaciones ópticas existentes para detectar terremotos, tsunamis, vibraciones anómalas de infraestructuras civiles, como puentes y rascacielos, pero también carreteras y autopistas. Pensemos, por ejemplo, en un tren que pasa por un puente, por donde normalmente también pasan cables de fibra óptica; El puente vibra cuando pasa el tren y continúa vibrando incluso después de que el tren haya pasado. Analizando estas vibraciones “residuales”, se puede obtener información sobre el estado de salud del puente. Para imaginar el enorme potencial de la fibra óptica para la monitorización ambiental, basta pensar que, con los sistemas de interrogación desarrollados en Ecstatic, 20 kilómetros de fibra son como tener una secuencia de 2.000 micrófonos, uno cada 10 metros, por lo que también es posible localizar cualquier anomalía local e intervenir puntualmente”.

Para aprovechar esta oportunidad, el proyecto Ecstatic diseñará y desarrollará tecnologías de detección innovadoras basadas en interferometría y polarización, que representan un avance sustancial sobre el estado del arte en técnicas de detección de fibra óptica para vibración y acústica, en términos de alcance, sensibilidad y capacidades de localización. Estas soluciones ofrecerán una amplia gama de opciones efectivas, personalizables para diferentes casos de uso, al tiempo que garantizan la coexistencia de la señal de detección con el tráfico de datos activo. En el proyecto Ecstatic, el equipo de la Universidad de Padua aportará su experiencia de décadas y su profundo conocimiento de las propiedades de polarización de las fibras ópticas. Las fibras ópticas siempre generan una luz retrodispersada, una especie de eco débil que nos permite caracterizar sus propiedades locales. El equipo de Padua desarrollará un sistema que, midiendo la polarización de este eco y localizando su origen, podrá transformar un enlace submarino en un sofisticado sensor acústico y de vibraciones. En conclusión, las fibras ópticas no sólo se utilizan para transportar datos a lo largo de las redes troncales de Internet, sino que pueden ser herramientas eficaces y sostenibles para la seguridad y la monitorización ambiental en tiempo real.

Luca Palmieri es profesor titular de Campos Electromagnéticos en el Departamento de Ingeniería de la Información de la Universidad de Padua, donde imparte cursos sobre sistemas de comunicación de fibra óptica y su uso como sensores. Forma parte del Grupo de Fotónica y Electromagnetismo del Departamento, reconocido internacionalmente por sus investigaciones realizadas en el campo de la caracterización y modelado de fibras ópticas innovadoras y su aplicación al monitoreo ambiental, estructural y civil. El Proyecto Ecstatic es implementado por un consorcio de 14 socios europeos: Universidad de Aston, Universidad Tecnológica de Chalmers, Enlightra, Modus Research and Innovation, Observatorio Nacional de Atenas, NetworkRail, Nokia, Ote Group of Companies, Sparkle, Universidad de Alcalá, Università degli Studi dell'Aquila, Università degli Studi di Padova, Universitat Jaume I, Universidad de West Attika y ha recibido financiación bajo el acuerdo de subvención n.º. 101189595.