Η νέα τεχνική ονομάζεται «συμβολόμετρο μικροκυματικής συχνότητας σε οπτική ίνα» και βασίζεται στη διάδοση μιας μικροκυματικής συχνότητας μέσα σε οπτική ίνα κλειστού βρόχου, σχηματίζοντας έτσι ένα συμβολόμετρο που επιτρέπει την έγκαιρη και ακριβή καταγραφή γεωλογικών και περιβαλλοντικών φαινομένων που συμβαίνουν σε υποθαλάσσιες περιοχές, όπου η χρήση των άλλων αισθητήρων δεν είναι πρακτικά εφικτή. Εκτός από την ακρίβεια, το μεγάλο πλεονέκτημα της νέας τεχνικής είναι το πολύ χαμηλό κόστος, δέκα φορές μικρότερο από τις εμπορικά διαθέσιμες λύσεις.

Ζητήσαμε από τον καθηγητή Αντώνη Μπόγρη, εμπνευστή και συντονιστή αυτής της ελληνικής τεχνολογικής καινοτομίας, να μας την παρουσιάσει.

● Η ομάδα Ελλήνων ερευνητών στην οποία συμμετέχετε υλοποίησε ένα νέο σύστημα ανίχνευσης σεισμικών συμβάντων, το «συμβολόμετρο μικροκυματικής συχνότητας σε οπτική ίνα». Πώς ακριβώς λειτουργεί αυτό το σύστημα και ποια είναι τα πλεονεκτήματά του σε σχέση με τα υπαρκτά συστήματα ανίχνευσης;

Το συμβολόμετρο στη γενική του μορφή είναι μια διάταξη που συγκρίνει ένα κύμα με τον εαυτό του ύστερα από διάδοσή του σε ένα μέσο. Εμείς συγκρίνουμε το κύμα που εισάγουμε στην οπτική ίνα με αυτό που έχει διαδοθεί σε αυτήν και παρατηρούμε τις διαφορές στη φάση που εμπεριέχουν τις επιδράσεις του περιβάλλοντος στην προς εξέταση οπτική ίνα (π.χ. θερμοκρασιακές μεταβολές, μηχανικές δονήσεις). Στη δική μας περίπτωση, αξιοποιούμε τη μεγάλη τεχνολογική ωριμότητα, αλλά και το μικρό κόστος των πηγών μικροκυματικών συχνοτήτων.

Μια μικροκυματική πηγή διαμορφώνει ένα οπτικό φέρον, το οποίο ταξιδεύει στην οπτική ίνα, επιστρέφει στον δέκτη που βρίσκεται στην ίδια τοποθεσία με τον πομπό και τελικά παρέχει ένα σήμα, το οποίο «κουβαλάει» στα χαρακτηριστικά του όλες τις παραμορφώσεις που δέχτηκε η οπτική ίνα λόγω εξωτερικών επιδράσεων.

Το συμβολόμετρο μπορεί να πραγματοποιηθεί και με τη χρήση οπτικών σημάτων, αλλά δυστυχώς, μία τέτοια επιλογή απαιτεί οπτικές πηγές lasers πολύ μεγάλης σταθερότητας με μέγιστη ανεκτή διακύμανση της τάξης του 1 Hz σε μια συχνότητα εκπομπής της τάξης των 200 THz.

Το κόστος αυτών των πηγών είναι απαγορευτικό. Αντιθέτως, οι μικροκυματικές πηγές παρέχουν εξαιρετική ευστάθεια και είναι πολύ φτηνές. Ενα επιπλέον χαρακτηριστικό της τεχνικής μας είναι ότι μπορεί να υποστηρίξει την παρακολούθηση οπτικών ζεύξεων πολύ μεγάλων αποστάσεων (> 200 km).

Με αυτόν τον τρόπο, το «συμβολόμετρο μικροκυματικής συχνότητας σε οπτική ίνα» ανοίγει τον δρόμο για την παρακολούθηση αχαρτογράφητων περιοχών, όπως οι περιοχές των ωκεανών, όπου δεν είναι εύκολο να τοποθετηθούν αισθητήρες, αλλά ευτυχώς υπάρχουν ήδη εγκατεστημένα τα υποθαλάσσια καλώδια οπτικών ινών που διασυνδέουν τις ηπείρους για τη μεταφορά των δεδομένων του διαδικτύου.

● Θα θέλατε να μας διηγηθείτε πώς προέκυψε η ερευνητική συνεργασία μεταξύ διαφορετικών πανεπιστημιακών φορέων για τη δημιουργία του νέου συστήματος; Και ποια είναι τα επόμενα βήματα που σχεδιάζετε για τις εφαρμογές του;

Η ιδέα της χρήσης του συμβολόμετρου για τη μέτρηση σεισμών σε οπτική ίνα υπήρχε στο μυαλό μου εδώ και πολλά χρόνια και όταν τη μοιράστηκα με τους φίλους και συνεργάτες, όλοι μαζί αποφασίσαμε να εργαστούμε για να την υλοποιήσουμε, μια και δεν σας κρύβω ότι η λειτουργία της διάταξης στο πεδίο σε 24ωρη βάση για επτά ολόκληρους μήνες προϋποθέτει συστηματική δουλειά εξειδικευμένων μηχανικών σε θέματα οπτικοηλεκτρονικής και επεξεργασίας σήματος.

Με τους βασικούς συντελεστές αυτής της έρευνας -τον Θωμά Νίκα, ερευνητή του ΕΚΠΑ, τον Χρήστο Σίμο, αναπλ. καθηγητή του Παν. Θεσσαλίας, τον Ηρακλή Σίμο, αναπλ. καθηγητή του Παν. Δυτικής Αττικής, και τον Χάρη Μεσαριτάκη, αναπλ. καθηγητή του Παν. Αιγαίου- μάς συνδέουν χρόνια φιλίας και ερευνητικής συνεργασίας.

Στην ομάδα προστέθηκε ο Νίκος Μελής, διευθυντής ερευνών του Γεωδυναμικού Ινστιτούτου, ο οποίος επίσης συμμερίστηκε τη σημασία αυτού του πειράματος και με τον συνεργάτη του Κώστα Λέντα βοήθησε πολύ στην ερμηνεία των σημάτων από τη σεισμολογική πλευρά. Χάρη στον κ. Μελή, ήρθαμε σε επαφή με την ομάδα του γεωφυσικού Andreas Fichtner από το Πολυτεχνείο της Ζυρίχης που μας βοήθησε να συγκρίνουμε την τεχνική μας με βαθμονομημένο σύστημα κατανεμημένης ακουστικής ανίχνευσης και να αποδείξουμε την αξιοπιστία της. Ομως, τίποτα από αυτά δεν θα πραγματοποιούνταν αν δεν είχε αγκαλιάσει το εγχείρημα ο φίλος και συνεργάτης Γιάννης Χοχλιούρος, προϊστάμενος Τμήματος Ερευνητικών Προγραμμάτων στον ΟΤΕ, ο οποίος συνέβαλε στο να διατεθεί καλώδιο οπτικής ίνας στην Αττική, μήκους 25 km, για τις δοκιμές της τεχνικής.

Επειτα από 7 μήνες δοκιμών σε πραγματικό περιβάλλον, γνωρίζουμε τι πρέπει να βελτιώσουμε για να αυξήσουμε την ευαισθησία του συστήματος. Επίσης, έχουμε πλέον πολύ καλή εικόνα των δυνατοτήτων και των πιθανών εφαρμογών του. Και ήδη έχουν εκκινήσει οι επαφές για εγκατάσταση τέτοιων συστημάτων σε σημεία μεγάλου γεωφυσικού ενδιαφέροντος, όπως η περιοχή της Σαντορίνης, το βορειοανατολικό Αιγαίο, αλλά και η Ισλανδία.

● Στον ανθηρό διεθνώς και ιδιαίτερα ανταγωνιστικό διεπιστημονικό τομέα έρευνας νέων υπολογιστικών συστημάτων για την έγκαιρη ανίχνευση και την πιο αξιόπιστη καταγραφή-αξιολόγηση των καταστροφικών περιβαλλοντικών αλλαγών και των απρόσμενων γεωλογικών φαινομένων, ποια θέση κατέχει, σήμερα, η ελληνική έρευνα και ποια είναι τα σοβαρότερα προβλήματα που αντιμετωπίζει;

Τα ελληνικά Πανεπιστήμια και τα ερευνητικά κέντρα διέρχονται μια περίοδο υπερδεκαετούς κρίσης, που οφείλεται στην υποστελέχωση και υποχρηματοδότησή τους, με συνέπεια τη φυγή «εγκεφάλων» στο εξωτερικό και την αποδυνάμωση της ερευνητικής κοινότητας στη χώρα. Υπήρξε, το 2015, μια προσπάθεια ενίσχυσης των ερευνητικών δράσεων με την ίδρυση του Ελληνικού Ιδρύματος για την Ερευνα και την Καινοτομία (ΕΛΙΔΕΚ) και την περίοδο 2015-19, κάποιες στοχευμένες δράσεις χρηματοδότησης της έρευνας που επούλωσαν εν μέρει τις πληγές.

Ομως, η μεγάλη εικόνα δείχνει ότι η χώρα δεν έχει ξεπεράσει την οικονομική κρίση και σε συνδυασμό με τον πληθωρισμό και την ακρίβεια, διαμορφώνεται ένα κάθε άλλο παρά ευνοϊκό περιβάλλον για δράσεις στον τομέα της έρευνας και καινοτομίας.

Παρ’ όλα αυτά, η ερευνητική κοινότητα επιδεικνύει εντυπωσιακή αντοχή και διαρκή άνοδο στους διεθνείς δείκτες που σχετίζονται με την ερευνητική παραγωγή, σε μεγάλο βαθμό αυτό οφείλεται στην αγάπη των Ελλήνων επιστημόνων για τη δουλειά τους! Ειδικά στον τομέα των νέων τεχνολογιών, συμπεριλαμβανομένης και της φωτονικής, υπάρχουν στη χώρα ερευνητικές ομάδες που δεν έχουν τίποτα να ζηλέψουν από τις αντίστοιχες ομάδες κορυφαίων Πανεπιστημίων στις ΗΠΑ και την Ευρώπη.

Για παράδειγμα, η τεχνική μας έχει ήδη προσελκύσει το ενδιαφέρον των ιδιοκτητών υποθαλάσσιων οπτικών καλωδίων, όπως η Google, που θέλουν να αξιοποιήσουν την υποδομή τους για την ανίχνευση ακραίων γεωφυσικών φαινομένων, όπως σεισμοί, τσουνάμι, κατολισθήσεις, ώστε να παρέχουν συστήματα πρόγνωσης φυσικών καταστροφών.

Επίσης, η τεχνική μας μπορεί να εφαρμοστεί στην ανίχνευση των μετακινήσεων μεγάλων θηλαστικών στη θάλασσα, στις θερμοκρασιακές μεταβολές κ.α. Και σίγουρα μια τεχνική σαν τη δική μας, αν εγκατασταθεί σε μαζική κλίμακα, θα συμβάλει στη μελέτη της κλιματικής αλλαγής.

Ποιος είναι;

O Αντώνης Μπόγρης είναι καθηγητής του Τμήματος Μηχανικών Πληροφορικής και Υπολογιστών του Παν. Δυτικής Αττικής. Τα ερευνητικά του ενδιαφέροντα περιλαμβάνουν τις φωτονικές τεχνολογίες και τις εφαρμογές τους σε συστήματα επικοινωνιών, αισθητήρων και νευρομορφικής υπολογιστικής.

Εχει συμμετάσχει, είτε ως επιστημονικά υπεύθυνος είτε ως κύριος ερευνητής, σε πλήθος ερευνητικών προγραμμάτων, χρηματοδοτούμενων από εθνικούς ή ευρωπαϊκούς πόρους.

πηγη: https://www.efsyn.gr