Vil bruke eksisterende fibernettverk som fotosensor

ECSTATIC-prosjektet til 5,1 millioner euro, koordinert av Aston University i Storbritannia, tester ut denne banebrytende tilnærmingen i en stor britisk by, ved å bruke en mye brukt jernbaneviadukt som sitt første teststed. Målet er å oppdage små strukturelle endringer, stress og vibrasjoner i sanntid ved hjelp av laserlyspulser sendt gjennom fiberoptiske kabler som allerede finnes.

– Vårt mål er å skape et globalt nervesystem for kritisk infrastruktur, sier professor David Webb, ECSTATIC-prosjektkoordinator. – Vi håper å gjøre eksisterende fiberoptiske kabler om til et døgnåpent varslingssystem, som oppdager de minste skjelvingene eller spenningsbruddene før de blir katastrofale. Hvis det lykkes, vil det være forskjellen mellom å fikse en feil og å rydde opp i en tragedie.

Lys for å lytte etter problemer

Å installere fysiske sensorer på tvers av hele transport- og energinettverk ville koste milliarder og forårsake store forstyrrelser. Men ECSTATIC-prosjektet tar en annen vei: Det bruker infrastrukturen som allerede er på plass.

På prosjektets første demonstrasjonssted (en stor jernbaneviadukt fra viktoriansk tid som frakter titusenvis av tog per år), vil forskere sende ultrapresis laserpulser gjennom nedgravde fiberoptiske kabler. Når tog passerer over hodet, bøyer og vibrerer fibrene subtilt. Disse bevegelsene endrer hvordan lyset oppfører seg inne i kabelen, og endrer lysets «fase» og «polarisering», og skaper et slags optisk «fingeravtrykk» av kreftene som virker på strukturen.

Ved å måle disse endringene og tolke dem ved hjelp av en ny fotonisk brikke med dobbel mikrokam (en smart måte å sende og måle mange lysfrekvenser samtidig) og avansert KI-signalbehandling, tar ECSTATIC sikte på å finne tidlige varslingstegn på skade eller utmattelse. Viktigst av alt, alt fungerer uten å forstyrre internettrafikken og uten å legge en eneste ny kabel.

– Sprekker i broer, viadukter eller tunneler varsler ikke seg selv; konstruksjoner slites gradvis og stille, og de første tegnene på svikt forblir usynlige til det er for sent. Storbritannia og mange steder i Europa har hundrevis av aldrende jernbanebroer, med millioner av kjøretøy som passerer under eller over dem hvert år. Mange av de britiske broene stammer fra viktoriansk tid, noe som kan representere en tikkende tidsbombe med mindre vi tar avgjørende skritt for å overvåke dem nå.

Forebygging av den neste tragedien

Det presserende behovet for tidlige varslingssystemer er tydelig fra nylige brokollapser i Europa som har kostet liv og lammet byer. I Italia drepte katastrofen ved Morandi-broen i Genova i 2018 43 mennesker da en 200 meter lang strekning av motorveien kollapset, til tross for interne advarsler om strukturell risiko år tidligere. Så sent som i fjor i Tyskland kollapset Carolabrücke i Dresden – en viktig livline for byen – delvis uten forvarsel. Hendelsen kuttet kritiske strømledninger, og etterlot deler av byen uten varmtvann i flere timer og utløste omfattende transportforstyrrelser.

Disse hendelsene, selv om de er sjeldne, avslører hvor sårbar infrastruktur kan bli når aldrende strukturer ikke kontrolleres, og hvor ødeleggende konsekvensene kan være.

ECSTATIC har som mål å hjelpe myndighetene med å handle før varseltegn blir til katastrofer, ved å gi dem bedre data tidligere og uten behov for å installere kostbare eller forstyrrende nye sensorsystemer.

Oppskalering over hele Europa

Med mer enn fem milliarder kilometer optisk fiber allerede installert over hele verden (gjennom byer, hav og avsidesliggende terreng), er potensialet for ECSTATICS teknologi enormt. Hvis forsøkene i Storbritannia viser seg å være vellykkede, kan tilnærmingen rulles ut i Europas transport- og energinettverk, noe som muliggjør tryggere og smartere infrastrukturovervåking til en brøkdel av kostnaden for tradisjonelle systemer.

ECSTATIC-prosjektet går til juli 2028 og koordineres av Aston University i Storbritannia. Det samler 13 partnere fra hele Europa, inkludert ledende universiteter i Padova, L’Aquila, Chalmers, Alcalá og West Attica, sammen med industrien Telecom Italia Sparkle, OTE Group, Nokia, Network Rail, MODUS og det sveitsiske SME Enlightra SARL, samt de greske seismologispesialistene NOA.