Кілька тижнів тому моя дружина гуляла з собакою і надіслала мені чотири-п’ять фотографій маленьких помаранчевих коробок, розставлених по нашому району. Вони мали маленькі картки з поясненням, що це сейсмічні датчики (геофони), та QR-код, який вів на вебсайт з усіма подробицями. Мюнхен проводив масштабне сейсмічне дослідження для картування підземних вод з метою використання їх для геотермальної енергії у найближчому майбутньому.
Геофон на місцевості.
Як картографувати товщу землі до п’яти кілометрів? Потрібно “вдарити” по землі, створюючи ударні хвилі, що спрямовуються вниз, а потім слухати їх відбиття. На межах між різними шарами зміна швидкості звуку в різних середовищах спричиняє відбиття. Розрахунок часу, який знадобився для досягнення певного відбиття, дозволяє визначити глибину межі шару.
Процедура сейсмічного дослідження виглядає так: геофони розташовуються з інтервалом приблизно 20 м у лініях, віддалених одна від одної приблизно на 300 м, які проходять приблизно з півночі на південь, тоді як “вібромобіль” (vibrotruck) рухається приблизно зі сходу на захід, створюючи міні-землетруси кожні 20 метрів. Покриття поверхні площею 1000 км² з понад 120 000 точок відбору проб та 86 000 збурень займе багато часу. На щастя для мене, вони почали саме з моєї частини міста.
Гаряча вода
Оскільки Земля — це, по суті, куля розпеченого металу з тонкою зовнішньою кіркою, і оскільки навіть у цій кірці відбуваються радіоактивні розпади, температура зростає зі збільшенням глибини: приблизно 30 °C на кілометр. А в Мюнхені є фантастичне джерело води, розташоване глибоко в надрах, у шарі, що датується юрським періодом. Це означає, що вода містить мало розчинених мінералів і знаходиться на глибині близько 3 км, при температурі 100 °C. Це ідеальний баланс між складністю буріння та отриманим теплом.
Маючи під землею гарячу воду, постає питання, як її найкраще використати. Наразі план полягає в тому, щоб розмістити навколо міста кілька геотермальних станцій, пробурити відносно великі свердловини на кожній ділянці, що досягатимуть глибини 1-2 км, а потім бурити діагонально, щоб розширити доступ до більшого джерела води. Це “буріння з розширеним доступом” витягує тепло з більшого джерела, запобігає утворенню холодних ділянок і лише нещодавно стало технологічно можливим.
Це підводить нас до дослідження GIGA-M. Тривимірна карта підземних шарів допоможе спланувати розташування геотермальних станцій, напрямки буріння та загалом як найкраще координувати використання ресурсу. За останні 20 років було проведено багато менших досліджень, і в Мюнхені та його околицях вже є кілька геотермальних станцій, але це дослідження спрямоване на заповнення всіх прогалин.
Мисливець і його здобич
Був четвер ранку, коли моя дружина, здається, почула стукіт і гудіння зовні. Вона помилилася, але це спонукало нас переглянути онлайн-карту. Хоча вони ще не були в нашому районі, вони, ймовірно, були недалеко. Я кинув камеру та штатив у машину й вирушив.
За містом, неподалік від Гроссдінгхартинга (не можна вигадати такі назви!), я помітив хмару пилу, що здіймалася з поля. Чи це просто фермер орав? Чи це був вібромобіль? Я поїхав лісом по ґрунтовій дорозі, і коли виїхав, то опинився майже віч-на-віч з цими “звірами”.
Вони були гучні, і я відчував вібрацію, коли вийшов з машини, тож підбіг і запитав, чи можу я це зняти. Мені сказали “звичайно”, і я встановив штатив. Під час першого відео, яке я зняв, я, очевидно, не надто міцно закріпив камеру на штативі, і вона зсунулася. Тож я пробіг ще 20 метрів далі і все закріпив.
Не буду брехати: це було надзвичайно гучно і дуже захопливо. Я поїхав додому і не міг дочекатися, щоб переглянути матеріал.
Наступного ранку я почув той самий звук біля свого будинку. Вони їздили вібромобілями по полю приблизно за квартал від нас. Я схопив камеру і босоніж вибіг, щоб зняти. А потім у суботу вранці, коли я готував для сім’ї чорничні млинці, вони проїхали моєю вулицею. Це я вистежую вібромобілі, чи вони мене?
Один інженер запитав, чи можуть вони стати на нашому подвір’ї, тож я скористався нагодою, щоб закидати його запитаннями. Він, здавалося, був радий поговорити про це.
Геофони та вібромобілі
Коли стоїш поруч з одним із цих пристроїв, спочатку відчуваєш тремтіння, потім чуєш низький тон, який поступово підвищується і стихає. Вони явно виконують частотний свист, подібно до того, як використовується сонарний імпульс (chirp), щоб допомогти розрізнити множинні відбиття один від одного.
Свист означає, що навіть якщо вони отримують два відбиття одночасно, вони почують два різні тони, оскільки один сигнал пройшов довший шлях, ніж інший, і походить від раннішої, нижчочастотної частини імпульсу. Це також створює дуже легко впізнаваний сигнал. Кореляція цих часів проходження через весь масив геофонів дає тривимірну карту розривів підземних шарів.
З очищеної версії аудіо видно, що вони роблять свист від приблизно 6 Гц до, можливо, 96 Гц. Нижній діапазон звучить як чіткий стукіт, а верхній – як гудіння. Ось ще одне відео з відфільтрованим звуком. Оскільки ви відчуваєте вібрації через ноги та груди, живий досвід трохи схожий на це, але з більшим шумом. Увімкніть на добрих навушниках або з сабвуфером для максимального ефекту.
Звісно, час проходження має значення. Я запитав, чи кожен геофон має GPS-синхронізацію часу, і доброзичливий інженер відповів, що окремі геофони не мають – це занадто дорого, але коли вони встановлюють геофон, то підключають його до ноутбука з GPS, який записує місцезнаходження і встановлює годинник геофона. Коли вони їх збирають, вони знову записують місцезнаходження, перевіряють, чи не значно збіглися годинники, а потім завантажують усі записані дані з часовими мітками.
Великий вібромобіль, велика пластина-збудник
Відстеження вібромобілів – це запилена робота
Маленькі вібромобілі біля мого будинку
Малий вібромобіль, мала пластина-збудник
Чому вони їздять парами? Це просто тому, що вони створюють вдвічі більше вібрацій. Два вантажівки насправді синхронізовані за фазою, тому вони випромінюють як єдине ціле. У вантажівках є GPS-керований годинник, тому вони точно знають, коли починають кожен цикл, і можуть розрахувати час проходження до всіх приймальних геофонів. Решта – це математика.
Він також згадав, що шкода, що я бачив лише маленькі “міські” вібромобілі, як той, що був біля мого будинку. Я тримав язика за зубами – ніхто не повинен знати, що я “сталкер” вібромобілів.