Mạng “thần kinh sợi quang” giúp hàng ngàn người khỏi họa sạt lở đất

Mạng lưới “thần kinh” sợi cảm biến quang có thể phát hiện những chuyển động nhỏ của đất và đá, hứa hẹn khả năng cảnh báo sớm các vụ sạt lở và cứu sống hàng ngàn người mỗi năm khỏi thảm họa này.

Theo ước tính mỗi năm có khoảng 8.000 người thiệt mạng do các vụ sạt lở đất gây ra. Trong khi đó rất nhiều người khác lại có rất ít cách để có thể thoát khỏi những thảm họa kinh hoàng này.

Sạt lở đất ở đường cao tốc tại Bắc California tháng 2/2017. (Ảnh: sfgate.com).

Nhưng mới đây một cách thức dự báo trước về sạt lở đất đang được các nhà khoa học tại Đại học thứ hai của Naples, Italy phát triển đem lại nhiều hứa hẹn. Hệ thống này sử dụng một mạng lưới các cảm biến sợi quang hoạt động không khác gì như “hệ thống thần kinh” ở các sườn dốc.

Loại công nghệ trên có thể phát hiện những dịch chuyển nhỏ trong đất và có thể sử dụng trên vùng rộng lớn để phát hiện ra các vụ sạt lở đất tiềm năng trước khi những tai họa này đe dọa tới sinh mạng và sinh kế của người dân.

Trước đó các cảm biến sợi quang thường được sử dụng để theo dõi các điều kiện của cơ sở hạ tầng như tường hầm, đập, ống dẫn và đường xe lửa ở những vùng nông thôn xa xôi – những nơi mà con người rất khó có thể quan sát được.

Sợi cảm biến quang có thể theo dõi các chuyển động của đất và đá. (Nguồn: Dailymai).

Khi sử dụng trong các trường hợp đấy, các cảm biến sẽ phản hồi lại các tín hiệu đến các thiết bị điện tử để xử lý. Các sợi cảm biến có thể đo được độ quá tải, nhiệt độ hay áp lực theo tiêu chuẩn chất lượng và sẽ thể hiện qua cường độ, bước sóng hoặc thời gian chuyển động của ánh sáng trong sợi.

Kế thừa cách thức đó, các nhà nghiên cứu của Italy đã gắn các sợi cảm biến quang vào trong các đường ống đặt nông vào trong sườn dốc nhằm phát hiện và theo dõi cả những hiện tượng sạt lở đất lớn hay những chuyển động của sườn dốc ở tốc độ chậm.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học thứ hai của Naples cho biết, các vụ sạt lở đất về bản chất chính là sự sụp đổ lớn lượng đất hoặc đá từ một ngọn núi hay một vách đá và luôn xảy ra do không chịu nổi độ căng quá tải trước đó.

Sự quá tải này tùy thuộc vào lượng đá hoặc đất kèm theo. Để tính toán được hiện tượng này thì các cảm biến điện cũng làm được nhưng dạng cảm biến này dễ bị hỏng hơn so với các cảm biến sợi quang. Hơn nữa cảm biến sợi quang còn có tính kinh tế và độ nhạy hơn.

“Các cảm biến sợi quang được phân tán có thể hoạt động như “một hệ thống thần kinh” của các sườn dốc bằng cách đo độ căng của đất mà chúng được cài đặt vào” – Giáo sư Luigi Zeni thuộc nhóm nghiên cứu cho biết.

Các nhân viên cứu hộ tìm người mất tích sau một vụ sạt lở đất ở California. (Nguồn: Dailymail).

Các sợi cảm biến quang cũng được đặt trong các ống nhựa cho phép nó di chuyển mềm dẻo theo lực của các xung trấn căng thẳng trong đất. Sử dụng công nghệ này có thể theo dõi chuyển động và độ uốn của sợi quang từ xa để xác định được vụ sạt lở đất sắp xảy ra.

“Các cảm biến này có thể sử dụng cho những vùng rất rộng lớn – nhiều km vuông – và được đánh giá trong một thời gian liên tục để chỉ ra bất kỳ vùng sạt lở tiềm năng nào” – Giáo sư Zeni nói.

Các nhà khoa học tin rằng dựa trên những thử nghiệm tiếp theo, loại công nghệ này sẽ được phát triển thành công cụ mới để theo dõi các vùng có nguy cơ sạt lở đất và phát triển thành các hệ thống cảnh báo sớm cảm nhận được những chuyển động nhỏ của đất và đá.

Trong thực tế, một vụ sạt lở đất lớn có thể hoàn toàn xóa sổ các ngôi nhà trong thời gian vài giây, cũng như xóa sạch các gia đình và cộng đồng dân cư sinh sống. Nhóm nghiên cứu hy vọng phát minh của họ sẽ giúp bảo vệ tính mạng con người cũng như theo dõi các thảm họa để tăng cường cứu hộ dân cư ở vùng bờ biển.