Usando fibras ópticas para monitorar o meio ambiente e terremotos: Unipd também envolvida no projeto

Nosso planeta é cercado por uma rede de bilhões de quilômetros de fibra óptica, por onde são transmitidas todas as informações que trafegam pela Internet. Graças aos recentes desenvolvimentos tecnológicos, a comunidade científica abre uma nova oportunidade no monitoramento ambiental: usar as redes de telecomunicações de fibra óptica existentes como um sistema de detecção ambiental distribuído globalmente.

O objetivo do projeto Ecstatic é transformar redes de telecomunicações em um sistema de detecção distribuído globalmente, com aplicações que vão desde vigilância ambiental (como rastreamento de terremotos e tsunamis) até monitoramento de infraestrutura e detecção de anomalias. No entanto, isso requer uma revisão das especificações das técnicas de comunicação, características do sinal e do dispositivo, bem como projetos e arquiteturas do sistema, para perceber o potencial de uso em outros contextos, explorando assim o valor considerável derivado dos custos significativos de implantação de redes. O Ecstatic, que terá duração de quatro anos, recebeu financiamento de mais de quatro milhões de euros do programa de pesquisa e inovação Horizonte Europa da União Europeia e envolve 14 parceiros europeus. Entre elas, a equipe do Departamento de Engenharia da Informação da Universidade de Pádua, liderada pelo professor Luca Palmieri, está desenvolvendo um sistema inovador que permitirá o uso de cabos de fibra óptica submarinos como sensores ambientais. A atividade de pesquisa, realizada em estreita colaboração com a Universidade de L'Aquila e a Sparkle, culminará com um experimento no cabo BlueMed da Sparkle, que vai de Gênova a Palermo, atravessando o Mar Tirreno.

«A fibra óptica — sublinha Luca Palmieri, professor de Campos Eletromagnéticos e responsável pelo projeto na Universidade de Pádua — está presente em todos os lugares, mesmo nos lugares mais inacessíveis, como o mar e o fundo do oceano, e é um excelente meio de comunicação. No entanto, os receptores devem constantemente estimar e equalizar os canais de transmissão para garantir que a Internet funcione corretamente. Ao fazer essa estimativa, os receptores também estão, indiretamente, medindo o ambiente. Dessa consideração nasceu a ideia de utilizar as redes de comunicação óptica existentes para detectar terremotos, tsunamis, vibrações anômalas de infraestruturas civis, como pontes e arranha-céus, mas também estradas e rodovias. Considere, por exemplo, um trem passando sobre uma ponte, onde normalmente também passam cabos de fibra óptica; A ponte vibra quando o trem passa e continua vibrando mesmo depois que o trem passa. Ao analisar essas vibrações “residuais”, é possível coletar informações sobre a saúde da ponte. Para imaginar o enorme potencial da fibra óptica para monitoramento ambiental, basta pensar que, com os sistemas de interrogação desenvolvidos no Ecstatic, 20 quilômetros de fibra equivalem a ter uma sequência de 2.000 microfones, um a cada 10 metros, sendo possível também localizar qualquer anomalia local e intervir prontamente".

Para aproveitar esta oportunidade, o projeto Ecstatic projetará e desenvolverá tecnologias de detecção inovadoras baseadas em interferometria e polarização, que representam um avanço substancial em relação ao estado da arte em técnicas de detecção de fibra óptica para vibração e acústica, em termos de alcance, sensibilidade e capacidades de localização. Essas soluções oferecerão uma ampla gama de opções eficazes, personalizáveis ​​para diferentes casos de uso, ao mesmo tempo em que garantem a coexistência do sinal de detecção com o tráfego de dados ativo. No projeto Ecstatic, a equipe da Universidade de Pádua trará sua experiência de décadas e profundo conhecimento das propriedades de polarização das fibras ópticas. As fibras ópticas sempre geram uma luz retrodispersa, uma espécie de eco fraco que nos permite caracterizar suas propriedades locais. A equipe de Pádua desenvolverá um sistema que, medindo a polarização desse eco e localizando sua origem, será capaz de transformar um link subaquático em um sofisticado sensor acústico e de vibração. Concluindo, as fibras ópticas não são usadas apenas para transportar dados pelos backbones da Internet, mas podem ser ferramentas eficazes e sustentáveis ​​para segurança e monitoramento ambiental em tempo real.

Luca Palmieri é professor titular de Campos Eletromagnéticos no Departamento de Engenharia da Informação da Universidade de Pádua, onde ministra cursos sobre sistemas de comunicação por fibra óptica e seu uso como sensores. Ele faz parte do Grupo de Fotônica e Eletromagnetismo do Departamento, reconhecido internacionalmente por suas pesquisas realizadas na área de caracterização e modelagem de fibras ópticas inovadoras e sua aplicação em monitoramento ambiental, estrutural e civil. O Projeto Ecstatic é implementado por um consórcio de 14 parceiros europeus: Aston University, Chalmers University of Technology, Enlightra, Modus Research and Innovation, National Observatory Athens, NetworkRail, Nokia, Ote Group of Companies, Sparkle, Universidad de Alcalá, Università degli Studi dell'Aquila, Università degli Studi di Padova, Universitat Jaume I, University of West Attika e recebeu financiamento sob o acordo de concessão n.º. 101189595.