Система связи для спасения шахтеров из завалов

Вот, решил просто так, от нечего делать полезную статейку из Science перевести. Не так интересна в профессиональном плане, как предыдущая, "Генетические причины аутизма у детей", но всё же...

Tapping Tesla to Save Trapped Miners	Система связи "Тесла" спасет заблокированных в шахте людей
by Phil Berardelli on August 20, 2010	Фил Берарделли, 20 августа 2010 г.
In early January 2006, a methane explosion tore through a coal mine in Sago, West Virginia, trapping 13 miners nearly 100 meters underground. Cut off from communicating with the miners, authorities could not determine where they were—or even if they were still alive. By the time rescuers reached the miners 2 days later, all but one had died.	В начале января 2006 года взрыв метана заблокировал 13 шахтеров в угольной шахте в Саго, штат Западная Виргиния на глубине 100 метров. Поскольку связи с шахтерами не было, руководство шахты не знало, где они, живы ли. Через два дня, когда до них добрались спасатели, только один остался в живых.
After the incident, Gary Smith, a retired engineer, sent a letter to his ex-manager at the Lockheed Martin Corp. in Syracuse, New York. Smith, who grew up in a West Virginia mining family, asked his former colleagues if anyone knew of a technology that could provide reliable communications during such disasters. After reading reports of the Sago incident and discussing similar emergencies with federal mine safety officials, the Lockheed Martin engineers updated a very old one.	После трагедии, Гари Смит, инженер на пенсии, написал письмо в корпорацию "Локхид Мартин", Сиракузы, штат Нью Йорк, своему бывшему начальнику. Гари, будучи сам из шахтерской семьи в Западной Виргинии спрашивал своих бывших коллег, не знает ли кто из них способ обеспечить надежную связь в подобных обстоятельствах. Изучив доклады об аварии в Саго, обсудив подобные случаи с чиновниками федерального ведомства по безопасности на шахтах, инженеры "Локхид Мартин", раскопали один очень старый способ.
The team focused on a concept developed over a century ago by Nikola Tesla. The noted pioneer in electricity and radio had shown that a magnetic wave generator could be used for wireless communications.	Они обратили внимание на концепцию, разработанную более века назад Николой Тесла. На заре применения электричества и радио, этот известный ученый доказал, что для беспроводной связи можно применять генератор магнитных волн.
Basically, the generator works like an electromagnet. Powered by standard alternating current or battery, it runs electricity through a wire that is coiled around a metal cylinder, creating a harmless, low-energy magnetic field that extends for hundreds of meters. Just like radio, the field can carry an audio signal by modulating (raising or lowering) its strength instant by instant. But unlike radio, cell phones, and satellite phones—whose electromagnetic waves can't pass very far through rock, clay, or other materials that conduct electricity—a magnetically generated signal penetrates the ground easily. On the other end, a coiled antenna wire about 100 meters long receives the signal, and an amplifier converts it into sound.	По сути, генератор - это электромагнит, питающийся обычным переменным током или от аккумулятора. Ток течет по проводу, намотанному на металлический сердечник, и на сотни метров вокруг создает маломощное, совершенно безвредное магнитное поле. Если его модулировать, то есть увеличивать и уменьшать его силу, это поле, как и радиоволны, способно переносить звуковой сигнал. Но в отличие от сигналов радио, сотовых и спутниковых телефонов, представляющих собой электромагнитные волны, которые не могут проникнуть глубоко сквозь породу, глину и другие электропроводные материалы, магнитное поле легко проходит сквозь землю. На другой стороне сигнал принимает антенна - смотанный в катушку провод длиной около 100 м, а усилитель преобразует его в звук.
In the 1890s, Tesla experimented with the concept as a possible alternative to Marconi's wireless telegraph. But the device's relatively short range and high signal noise made it impractical for widespread use. Short range is not a problem in most mine situations, explains engineer David LeVan, who led the Lockheed Martin research team. The devices the group developed, called the MagneLink Magnetic Communication System, combine a refrigerator-size magnetic generator with a briefcase-size receiving antenna. One such unit operates on the surface; the other, down in the mine. LeVan says tests earlier this year at a mine in Mavisdale, Virginia, showed that the low-frequency signal can penetrate through 500 meters of solid rock, making it usable in more than 85% of underground mines in the United States.	В 90-е годы XIX века Тесла проводил опыты по созданию действующего на этом принципе устройства в качестве альтернативы беспроволочному телеграфу Маркони. Но из-за сравнительно небольшого радиуса действия таких устройств и высокого уровня шумов, они не получили широкого распространения. На шахтах же зачастую небольшой радиус действия - не проблема, говорит инженер Дейвид Леван, руководитель группы исследователей компании "Локхид Мартин". Они разработали устройство, названное "Системой магнитной связи Магнелинк", состоящее из генератора магнитного поля размером с холодильник и приемной антенны размером с небольшую сумку. Одно такое устройство находится на поверхности, другое - в шахте. По словам Левана, в ходе недавних опытов на шахте Мевисдейл, в Виргинии, низкочастотный сигнал проникал на 500 метров сквозь твердую породу. Значит, его можно будет применять на 85% шахт США.
The team solved the problem of signal noise with the same type of digital signal-processing software used in cellular phones, LeVan says. The software also allows users to send and receive text messages. Although the units are rather bulky, they fit easily next to miners' emergency shelters with other lifesaving equipment. The underground transmission antenna is wrapped around one of the coal pillars that help to support the roof of the mine tunnel. A box made of polycarbonate houses the receiving antenna.	Для устранения шумов используется то же программное обеспечение по обработке цифровых сигналов, что и в сотовых телефонах. Эта программа позволяет также отправлять и получить текстовые сообщения. Хотя устройства довольно громоздки, Они свободно помещаются рядом с аварийными укрытиями для шахтеров, вместе с другим спасательным оборудованием. Передающую антенну наматывают на один из целиков угля, подпирающих свод горизонтальной подземной выработки. Приемная антенна помещается в корпусе из поликарбоната.
Each generating unit can operate at least 24 hours on 12-volt battery power, which complies with U.S. Mine Safety and Health Administration (MSHA) requirements, and contains a telephone handset and text-message pad. Its low energy output means it poses no danger of sparking, which could set off an explosion if methane gas is present.	Каждый генераторный блок может 24 часа работать от аккумулятора напряжением 12 вольт, что соответствует требованием Комитета по безопасности и охране здоровья на шахтах США. Он оснащен телефонной трубкой и сенсорной площадкой для набора текстовых сообщений. Устройство - низковольтное и не может стать источником искр и взорвать метан, если он присутствует в воздухе шахты.
MagneLink program manager Warren Gross says that during field tests, miners offered many suggestions for making the units simpler to operate in emergencies. It's important, he says, that users need only turn the unit on, pick up the phone, and talk or text. Gross says the company is awaiting MSHA certification. If the agency approves the system, he says the units should start rolling off the assembly line by the end of this year.	Уоррен Гросс, руководитель проекта "Магнелинк", говорит, что во время испытаний от шахтеров поступило много предложений, как упростить обращение с устройством в чрезвычайных ситуациях. Главное, по его словам, что пользователю достаточно включить аппарат, снять трубку и говорить или набрать текст. Компания подала в Комитет по безопасности и охране здоровья на шахтах  заявку на сертификацию устройства. Если ведомство выдаст сертификат, первые такие аппараты начнут сходить со сборочного конвейера уже к концу этого года.
Todd Moore, the director of safety services for CONSOL Energy, a coal-mining company in Canonsburg, Pennsylvania, says he has been advocating for this technology ever since the Sago disaster, which involved another coal company. "No one can predict what will be destroyed" in an explosion, says Moore, a lifelong mining safety engineer who assisted in the Sago rescue effort. "Our coal mines are the size of downtown Manhattan." Moore, who has supervised MagneLink tests but was not involved in the research, envisions each mine being equipped with at least several underground units, while topside units move around as necessary. "I am truly convinced [it] can save lives in the coal industry," he says.	Тодд Мур, начальник службы безопасности "Консол Энерджи", угледобывающей компании в Каннонсбурге, штат Пенсильвания, говорит, что он выступал за эту технологию со времен трагедии в Саго в другой угольной компании. "Кто знает, что разрушит взрыв?", - говорит Мур, всю жизнь проработавший инженером по безопасности на шахтах и участвовавший в операции по спасению шахтеров в Саго. "У нас есть шахты размером с центр Манхэттена". Он наблюдал за испытаниями системы "Магнелинк", хотя и не участвовал в ее разработке. По его мнению, в каждой шахте нужно установить хотя бы по нескольку таких аппаратов, а наземный агрегат можно перевозить по поверхности куда нужно. "Уверен, что это может спасти жизни горняков", - говорит он.

В детстве интересовался техникой, физикой, математикой. Прочитал книжку "Никола Тесла" из серии ЖЗЛ. Тесла - хорват, в молодости эмигрировал в США. Конфликтовал с Эдисоном, который был за генераторы и ЛЭП постоянного тока (тупиковый путь), а Тесла - за переменный ток, которым мы до сих пор и пользуемся. Исторически прав оказался. Кроме того, он что-то разработал по заказу Эдисона, а тот ему не заплатил. Занимался "грунтовыми электроволнами" - это понятие в современной физике и электротехнике полностью отсутствует. Передача электроэнергии без проводов, по земной коре. В то же время нигде в литературе не говорится, что он был шарлатаном или лжеученым, вроде нашего Трофима Денисовича Лысенко. Недавно где-то в прессе читал, что американцы засекретили работы и научные открытия Тесла (120 лет прошло!) и втихаря их используют. Вряд ли, но где всё, куда они эти грунтовые стоячие электроволны дели? У него же были результаты... Или сфальсифицировал?