Cable inteligente

Un cable SMART , o cable de monitoreo científico y telecomunicaciones confiables (SMART), es un cable de comunicaciones submarino transoceánico que incluye instrumentación científica en múltiples puntos a lo largo del cable para medir variables ambientales como la temperatura, la presión o la aceleración sísmica. El propio cable proporciona la energía y las comunicaciones necesarias para acceder y operar la instrumentación desde tierra. La información de los sensores se utiliza para estudios científicos y de ingeniería, como la observación de cambios en el clima o la circulación oceánica, o para el monitoreo de peligros como tsunamis , terremotos o deslizamientos submarinos . Dichos peligros representan amenazas no solo para la vida humana y la propiedad, sino también para los propios cables de comunicaciones. Los cables SMART desplegados a lo largo del lecho marino proporcionan información ambiental que respalda el desarrollo sostenible de la infraestructura costera y marina. Sus sensores geofísicos contribuyen a los sistemas de alerta temprana de tsunamis y terremotos.

Pocos años después de la invención del telégrafo funcional en 1839, se intentó tender los primeros cables submarinos para facilitar la comunicación entre zonas separadas por mares u océanos. ^{[ 1 ]} Los primeros cables consistían en un único hilo de cobre rodeado de un buen aislante para evitar que la corriente eléctrica se filtrara al agua. ^{[ 2 ]} A finales del siglo XIX, cables de propiedad británica, francesa, alemana y estadounidense conectaban Europa y Norteamérica en una sofisticada red de comunicaciones telegráficas. Actualmente, existen numerosos cables de comunicación que atraviesan todas las principales cuencas oceánicas.

Los cables originales no estaban equipados con repetidores , que podrían acelerar su funcionamiento. Los repetidores amplifican la señal periódicamente a lo largo de la línea, compensando la pérdida constante de señal con la distancia. En las líneas telegráficas terrestres, los relés amplifican las señales, pero no existía una forma práctica de alimentarlos en un cable submarino. ^{[ 4 ]}

En la década de 1980, se desarrollaron los cables de fibra óptica , que ofrecían un ancho de banda de señal mucho mayor . Estos cables utilizaban repetidores ópticos espaciados a  intervalos de 50 a 100 km para amplificar las señales ópticas. La fibra óptica utiliza múltiples pares de fibras de vidrio y pulsos de luz para la comunicación. Las fibras se emparejan, ya que cada fibra se comunica en una sola dirección. El primer cable telefónico transatlántico que utilizó fibra óptica fue el TAT-8, que conectaba Estados Unidos , Reino Unido y Francia y entró en funcionamiento en 1988. ^{[ 5 ]}

Con los repetidores utilizados para las telecomunicaciones por fibra óptica, los cables comenzaron a ofrecer una plataforma natural y rentable para la observación oceánica . Los instrumentos para medir el entorno oceánico podían instalarse en los numerosos repetidores a lo largo de un cable. Los cables diseñados para el doble propósito de comunicaciones y observación científica permiten que la misión científica secundaria comparta la infraestructura de telecomunicaciones . Dichos cables proporcionan de forma natural una potencia moderada, comunicación en tiempo real con la costa y una sincronización precisa, requisitos indispensables para la instrumentación científica. ^{[ 6 ]} Los datos científicos de estas observaciones de las profundidades oceánicas son importantes para una mejor comprensión de diversos procesos oceánicos y geofísicos, como el cambio climático en las profundidades oceánicas , la circulación , el aumento del nivel del mar , las mareas , las olas de viento , los tsunamis y los terremotos . ^{[ 7 ]}

Los sistemas de monitoreo de aguas profundas existentes, como los sistemas de boyas para el monitoreo de tsunamis o las instalaciones científicas de propósito único, son costosos. Requieren constantemente energía, comunicación y la recuperación oportuna de datos, a veces masivos. Las instalaciones con elementos en la superficie del mar a veces sufren vandalismo o daños por olas oceánicas violentas. ^{[ 8 ]} Una solución fue el proyecto del Observatorio Oceánico NEPTUNE , un sistema submarino cableado desplegado entre 2007 y 2009 frente a la costa oeste de Canadá para observaciones continuas de una gran variedad de fenómenos oceánicos. ^{[ 9 ]} El proyecto del observatorio proporciona energía y acceso a internet a instrumentos del fondo marino desplegados a cientos de kilómetros de la costa. Los cables más inteligentes son un complemento natural para estos sistemas de observación dedicados.

El concepto de cables SMART (Monitoreo Científico y Telecomunicaciones Confiables) para la observación oceánica cobró impulso en 2010 con una publicación en la revista Nature por JY You. ^{[ 10 ] [ 11 ]} Un cable de este tipo tendido a través del Océano Pacífico Norte, por ejemplo, proporcionaría instrumentación en el fondo marino en cada uno de los repetidores del cable a  intervalos de 50 a 100 km a lo largo de toda la longitud del cable. Los instrumentos nominales instalados en un cable SMART cerca de un repetidor incluyen termistores , manómetros y acelerómetros , que miden el movimiento del fondo marino durante un terremoto. ^{[ 12 ]} El propio cable de fibra óptica actúa como un sensor, detectando pequeños movimientos del suelo mediante el análisis de pulsos de luz. ^{[ 12 ]} Los sensores instalados en los cables SMART obtienen información ambiental de sitios remotos de aguas profundas en tiempo real. ^{[ 13 ]}

Los datos proporcionados por un cable SMART no están disponibles mediante métodos convencionales como los de buques de investigación y boyas fijas. ^{[ 13 ]} Los cables SMART complementan otros sistemas, como DART (Evaluación y Notificación de Tsunamis en Aguas Profundas). ^{[ 8 ]} Con una vida útil de 15 a 25 años, se espera que los cables SMART duren tanto como los cables existentes, mientras que se prevé que la instrumentación científica en ellos dure entre 10 y 15 años. ^{[ 14 ]} A medida que los cables SMART reemplacen a los cables más antiguos en todas las cuencas oceánicas, el sistema de observación de cables SMART alcanzará una escala global. ^{[ 7 ]}

Actualmente, los cables SMART se enfrentan a varios problemas legales, económicos y de seguridad. ^{[ 7 ]} Los novedosos instrumentos ambientales desplegados en el lecho marino en aguas internacionales tienen un estatus legal ambiguo. ^{[ 7 ]} Las empresas que despliegan un cable transoceánico no reciben ingresos evidentes de la instrumentación científica, aunque estos instrumentos añaden entre un 10 % y un 20 % de coste adicional al despliegue del cable. ^{[ 7 ] [ 11 ]} Por último, dichos instrumentos pueden generar riesgos de seguridad, convirtiéndose posiblemente en objetivos de actores maliciosos o planteando dudas sobre su uso para la vigilancia en zonas sensibles. ^{[ 7 ]}

El océano plantea amenazas tanto ambientales como sociales, incluyendo peligros derivados de terremotos y tsunamis , así como el calentamiento oceánico relacionado con el clima , cambios en la circulación y aumento del nivel del mar . Sin embargo, su observación es imperfecta y su muestreo es insuficiente. ^{[ 12 ]} El monitoreo de las profundidades oceánicas es particularmente difícil y costoso. ^{[ 11 ]} Existen menos de 100 sitios de series temporales a largo plazo en las profundidades oceánicas en el mundo y no hay programas de monitoreo a largo plazo para la presión del fondo oceánico. ^{[ 15 ]} Los cables SMART complementan los sistemas existentes al llenar las brechas de observación, al tiempo que expanden enormemente el número de observaciones. Un sistema de observación más completo proporciona mejores alertas de tsunami y una mejor comprensión de la variabilidad oceánica (por ejemplo, eventos de El Niño-Oscilación del Sur ) y el cambio climático. ^{[ 15 ]} Los científicos y los responsables políticos siempre necesitan mejores datos para modelar, comprender y abordar mejor las amenazas oceánicas. ^{[ 15 ]}

Eventos geofísicos recientes en todo el mundo han puesto de relieve los peligros que representan. Algunos ejemplos incluyen el tsunami del Océano Índico (2004) que causó la muerte de más de 200.000 personas, ^{[ 16 ]} el tsunami de Samoa (2009) , ^{[ 17 ]} el terremoto y tsunami de Tōhoku (2011) que provocó el desastre nuclear de Fukushima , ^{[ 18 ]} y la erupción del Hunga Tonga (2022) . ^{[ 19 ]}

Los cables SMART son un componente del Sistema Mundial de Observación Oceánica (GOOS), que contribuye a la conectividad global y proporciona mejor información para la gestión oceánica . ^{[ 13 ]} Los cables SMART eventualmente formarán una extensa red de observatorios de alta velocidad de datos en aguas profundas . ^{[ 7 ]}

• Unión Internacional de Telecomunicaciones

• Serie temporal de transporte de corrientes de Florida. Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) - Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico.
• El concepto NEPTUNE: un observatorio oceánico regional cableado en el noreste del océano Pacífico. Interactive Oceans, Universidad de Washington.
• El Niño y La Niña (El Niño-Oscilación del Sur) ENOS en Climate.gov/NOAA
• Grupo de trabajo conjunto para cables inteligentes UIT / OMM / UNESCO COI: Grupo de trabajo conjunto para investigar el uso de cables de telecomunicaciones submarinos para la vigilancia oceánica y climática y la alerta temprana de desastres.
• Cables inteligentes : un vídeo informativo sobre cables inteligentes de www.smartcables.org (YouTube).