e-Shop

Kabels tot in de krater

Hekla is een van de actiefste vulkanen van IJsland. Wetenschappers hopen een netwerk van seismometers te kunnen gebruiken om in de buik van de berg te kijken en te waarschuwen voor een dreigende uitbarsting. Het aansluiten van dit netwerk vereist een bijzonder bestendige kabel van LAPP, want de omgeving in de bergen van IJsland is allesbehalve vriendelijk.

LAPP-Hekla-Titel-1500x740-1-1440x710

De apparatuur, waaronder 3.000 m kabel van LAPP, worden door ijs en sneeuw naar de hellingen van de Hekla-vulkaan in IJsland vervoerd (© IJslands Meteorologisch Instituut)

Vulkanen maken net zo goed deel uit van IJsland als geisers, elfen en trollen. Een van de actiefste en gevaarlijkste is Hekla, gelegen in het zuiden van het eiland. Deze barst ongeveer om de tien jaar uit, voor het laatst in 1970, 1980, 1991 en 2000, en spuwt dan fonteinen van as tot 30 kilometer hoog de lucht in. Maar sinds de laatste uitbarsting in 2000 lijkt de vulkaan een pauze te hebben ingelast. Dat is goed nieuws voor de toeristen, die massaal naar de kraterrand op 1491 meter boven zeeniveau wandelen. Maar geofysici zijn nerveus. "Hekla kan elk moment uitbarsten", waarschuwt Martin Möllhoff, "en hoe langer deze stille periode aanhoudt, hoe heviger de uitbarsting kan zijn". De Duitse natuurkundige werkt aan de School of Cosmic Physics van het Institute for Advanced Studies in Dublin, Ierland. Hier leidt hij de technische afdeling die met seismometers talloze vulkanen over de hele wereld, waaronder Hekla, in de gaten houdt. Als deze sondes kleine trillingen in de grond waarnemen, is er sprake van rood alarm. De laatste uitbarstingen werden namelijk pas zo'n 30 tot 80 minuten van tevoren gedetecteerd in seismische meetcurven. Als gevolg daarvan moeten alle bezoekers van Hekla een app downloaden op hun smartphone die waarschuwingsberichten ontvangt via SMS.

LAPP-Hekla-2-1200x800-1-1110x740

Martin Möllhoff controleert de seismometers op de vulkaan
(© Dr David Craig, DIAS, Dublin Inst. For Advanced Studies)

De waarschuwingssignalen opsporen

De omstandigheden aan de top van Hekla, bijna 1.500 m boven de zeespiegel, stellen bijzondere eisen aan het materiaal
(© IJslands Meteorologisch Instituut)

De omstandigheden aan de top van Hekla, bijna 1.500 m boven de zeespiegel, stellen bijzondere eisen aan het materiaal (© IJslands Meteorologisch Instituut)

Het team van Möllhoff installeert momenteel zes seismometers op de vulkaan. Elk van deze metalen cilinders bevat een massa die is gemaakt van een thermisch stabiele metaallegering. Deze wordt door middel van een elektronische terugkoppellus vrijwel bewegingsloos gehouden. Trillingen in de grond brengen de behuizing in trilling, terwijl de massa door zijn traagheid de beweging niet volgt. De positie van de massa ten opzichte van de behuizing wordt gemeten en de terugkoppellus voert een magnetische of elektrostatische tegenkracht uit, afhankelijk van het model. De spanning die nodig is om deze kracht op te wekken is de meetwaarde die digitaal wordt geregistreerd. Dit maakt het mogelijk bewegingen van slechts enkele nanometers (1 nanometer = 1 miljoenste millimeter) te detecteren.

Omdat Hekla zo weinig waarschuwingstijd biedt, is het niet mogelijk de meetwaarden in de seismometer op te slaan en zoals gebruikelijk om de paar maanden ter plaatse metingen te verrichten. In plaats daarvan moeten ze onmiddellijk worden doorgegeven. Dit gebeurt meestal via een 3G-modem voor mobiele telefoons, maar is niet voor alle seismometers mogelijk omdat het 3G-modem tot vijf watt elektrische stroom vereist. In het sombere IJslandse landschap, waar de zon in de winter maar een paar uur per dag opkomt, als ze al opkomt, kunnen zonnecellen niet genoeg energie leveren. Daarom besloot het team van Möllhoff een kabel van LAPP te gebruiken om de gegevens over te brengen. Deze kabel brengt ook de energie over die nodig is om de seismometers te laten werken en die wordt opgewekt door drie kleine windturbines.

De kabel werd geleverd door Johan Rönning, de marktleider voor elektrische apparatuur in IJsland. Johan Rönning importeert en verkoopt LAPP-producten in IJsland en levert elektrische componenten aan de meeste geofysische installaties. Het bedrijf werkt al sinds 1985 samen met LAPP.

Bestand tegen vlijmscherp vulkanisch gesteente

In veel sectoren staat LAPP erom bekend geen minimale bestelhoeveelheden te hanteren. Daardoor konden de wetenschappers de drie kilometer kabel bestellen die ze voor hun hele installatie nodig hadden. Maar het belangrijkste argument ten gunste van de LAPP-kabel was de robuustheid ervan. Het harde vulkanische gesteente maakt het onmogelijk om een kabel ondergronds te installeren, wat betekent dat hij over vlijmscherpe rotsen uitgerold moet kunnen worden. De kabel moet dus bestand zijn tegen zowel mechanische slijtage als de ijskoude temperaturen van de IJslandse winter. Bovendien stromen er op sommige plaatsen zeer corrosieve gassen uit de grond.

De taak van het selecteren van de juiste kabel was aan Bergur Bergsson. De ingenieur van IJslands meteorologisch bureau ging op zoek naar een met vaseline gevulde ethernetkabel met vier getwiste aders, afscherming en een robuuste buitenmantel. Hij koos voor een buitenkabel voor telecommunicatieverbindingen. De kabel bestaat uit vier getwiste paren, omwikkeld met een aluminium beklede kunststofband die als afscherming fungeert. De PE-buitenmantel is bestand tegen UV-licht en is langswaterdicht, wat betekent dat er geen vocht door de mantel kan dringen. Indien water doordringt aan de uiteinden van de kabel, in dit geval bij de verbindingen met de seismometer en het modem in het datacentrum, of door een scheur veroorzaakt door een scherp voorwerp, wordt voorkomen dat het water zich door de kabel verspreidt. Dat komt doordat de kabel is gevuld met vaseline.

Möllhoff vindt deze kabel een zeer goede keuze. De 60 volt gelijkstroomvoorziening van de seismometers is stabiel, net als de datatransmissie in beide richtingen via aparte aderparen. Hierdoor kunnen de vulkanologen de instellingen van de seismometers op aanzienlijke afstand aanpassen. Het meetsysteem werkt perfect: de eerste seismometer verzamelt 1,5 gigabyte aan gegevens per maand en zendt deze live uit naar Reykjavik en Dublin.