I cavi in fibra ottica che si trovano già sul fondale marino lungo quasi tutte le coste potrebbero presto vegliare sulle persone a terra. Un gruppo dell’Università di Alcalá ha dimostrato, nel progetto SAFE, che una sola fibra può diventare una rete di migliaia di sensori in grado di rilevare uno tsunami in arrivo, a un costo molto inferiore a quello delle boe o dei sismometri da fondo oceanico. È una storia di fisica, di mare e di conti – e alla fine puoi verificare se pensi come chi progetta sistemi di allerta.
Gli tsunami sono tra i fenomeni che incutono più rispetto ai ricercatori. CORDIS li descrive come una delle forze più distruttive della natura, capace di causare ingenti perdite umane e materiali, e per di più notoriamente difficile da prevedere. Più che prevederli, quindi, conta confermare in fretta che un’onda sta davvero arrivando e trasmettere questa informazione alle autorità.
Gli strumenti per farlo esistono. Il problema è che sono costosi e non sempre funzionano come dovrebbero. Miguel González Herráez dell’Università di Alcalá lo dice chiaramente: «Sebbene sul mercato siano disponibili alcune tecnologie di allerta precoce come le boe DART e i sistemi di sismometri da fondo oceanico (OBS, Ocean Bottom Seismometer), queste comportano costi di installazione e manutenzione elevati e hanno un’affidabilità limitata».
Il progetto SAFE, finanziato dal Consiglio europeo per l’innovazione e coordinato dall’Università di Alcalá, si è dato un obiettivo che suona quasi come un indovinello: fornire un sistema di allerta precoce per gli tsunami a basso costo e altamente affidabile, facendo a meno di nuove infrastrutture. La risposta si trovava, letteralmente, sott’acqua.
«Il nostro progetto prende i cavi sottomarini in fibra ottica esistenti e li trasforma in un rilevatore di tsunami operativo 24 ore su 24, 7 giorni su 7, che funziona in tempo reale», spiega Herráez.
Il cuore della soluzione è la tecnologia di rilevamento acustico distribuito, in breve DAS. Permette alla luce di generare sensori acustici distribuiti lungo l’intera lunghezza di un cavo sottomarino. Così una sola fibra ottica diventa una matrice di migliaia di sensori distanziati di pochi metri l’uno dall’altro. Ed è importante sottolinearlo: il cavo non va modificato in alcun modo.
L’approccio ha anche un altro vantaggio: la copertura. «Dato che i cavi sottomarini in fibra ottica sono presenti praticamente lungo tutte le coste, questa soluzione può potenziare enormemente la rete di sensori offshore disponibili», sottolinea il ricercatore di Alcalá.
Il progetto ha confermato che la sua tecnologia è in grado di rilevare le variazioni del livello del mare, un forte indicatore di tsunami, con una precisione inferiore a 20 cm. In pratica, le autorità possono confermare la presenza di uno tsunami quando si trova ancora a 50 km dalla costa.
Il gruppo però non intende fermarsi qui. «Crediamo che, continuando a migliorare questa tecnologia, raggiungeremo la soglia dei 100 km, il che si tradurrà in più tempo per prepararsi e potenzialmente in un maggior numero di vite salvate», afferma Herráez.
Il secondo punto di forza del sistema SAFE sono i costi. I suoi costi di investimento e di esercizio sono almeno 10 volte inferiori a quelli dei sistemi di sismometri da fondo oceanico e delle boe DART. Il vantaggio nasce da diversi elementi:
Herráez lo riassume così: «Se a ciò aggiungiamo il fatto che queste tecnologie sono sensori puntuali e che il sistema SAFE fornisce migliaia di misurazioni con un unico dispositivo, è chiaro che la nostra tecnologia presenta numerosi vantaggi tecnici ed economici».
Il prezzo basso qui non è solo un argomento commerciale. Un’affidabilità maggiore e costi inferiori sono particolarmente interessanti per i paesi costieri in via di sviluppo, molti dei quali sono i più vulnerabili agli tsunami ma non hanno le risorse necessarie per attuare i sistemi di allerta precoce tradizionali.
«La nostra soluzione è estremamente versatile, in quanto può essere usata per migliorare considerevolmente le capacità di allerta tsunami dei paesi più avanzati o fungere da alternativa economica per le aree che non possono permettersi di installare e mantenere boe DART o reti di sensori OBS», conclude Herráez. Ora i partner del progetto, come Aragon Photonics Labs, stanno lavorando per sviluppare ulteriormente le soluzioni di rilevamento SAFE e, un giorno, commercializzarle.
SAFE è un buon esempio di come si presenta oggi la ricerca sulla sicurezza. Non si tratta solo di servizi di emergenza e procedure, ma anche di fisica della luce, elaborazione dei segnali e conoscenza del mare. Chi studia ingegneria, scienze naturali o gestione delle emergenze può vedere qui che le proprie discipline sono a volte sorprendentemente vicine.
Vale la pena osservare anche l’approccio dei ricercatori. Invece di chiedersi che cos’altro costruire, si sono chiesti come sfruttare ciò che esiste già. Questo modo di pensare è utile nella tesi, in un progetto di gruppo e nel primo lavoro.
Un gruppo dell’Università di Alcalá vuole trasformare i cavi sottomarini in fibra ottica in un rilevatore di tsunami operativo 24 ore su 24. La tecnologia DAS rileva le variazioni del livello del mare con una precisione inferiore a 20 cm e permette di confermare un’onda a 50 km dalla costa; il prossimo obiettivo sono i 100 km. I costi di investimento e di esercizio sono almeno 10 volte inferiori a quelli di boe e sismometri, il che offre una possibilità ai paesi che oggi non possono permettersi una costosa protezione delle coste.
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