ویژگی جالب ماشین نقشه‌بردار خیابان گوگل
مجله علمی ایلیاد - نشت خطوط لوله‌ی گاز طبیعی که خطری برای ایمنی محسوب می‌شود، به‌سرعت قابل رفع شدن است. اما نشت‌های خیلی ریز تهدید‌کننده چطور؟ این نشتی‌های کوچک هرچند چندین تن گاز متان را آزاد می‌کنند، معمولاً نادیده گرفته می‌شوند. گاز متان گاز گلخانه‌ای است که ۸۴ برابر قوی‌تر از دی اکسید کربن است. به هر حال، به‌خاطر تلاش‌های محققین دانشگاه ایالتی کلرادو، دانشگاه کلرادوی شمالی و همکاران علوم حفاظت محیط زیست که با صندوق دفاع از محیط‌زیست همکاری دارند، یک واحد کوچک از ماشین‌های نقشه‌بردار خیابان گوگل به سنسور متان قابل حمل تبدیل شده است تا بتواند نشت گاز متان را شناسایی کند.
ترکیبی قابل حمل برای اندازه‌گیری متان
«جو وون فیشر»، رهبر نویسندگان، زیست‌شناسی تجربی است که در ابتدا طیف‌سنجی لیزری خریداری کرد که می‌تواندگازهای نامرئی را که تحت نور مادون قرمز مات هستند، اسکن کند. این دستگاه یک دهه پیش، در قطب شمال مورد استفاده قرار گرفت. یک روز وی تصمیم گرفت این دستگاه را درون ماشینش قرار دهد و در اطراف فورت کالین بچرخد. هنگام این گردش وی توانست یک نشتی متان را تشخیص دهد. وون فیشر می‌گوید: «همزمان گوگل علاقمند شد تا تعدادی از این آنالیزرهای متان را در وسایل نقلیه‌ی خود قرار دهد و همچنین صندوق دفاع از محیط‌زیست نیز به متان علاقمند شد؛ چرا که این ماده کمتر به‌طور کمی شناخته شده است.» به طور طبیعی وون فیشر به‌عنوان مسئول پروژه منصوب شد.
از آن پس، همکاری آن‌ها بدین صورت بوده است که ماشین‌های نقشه‌برداری از خیابان گوگل به این سنسورها تشخیص نشتی متان تجهیز شدند تا نشتی خطوط لوله‌ی زیر جاده‌ها را در ۱۴ شهر آمریکا مشخص کنند و داده‌های آن را به‌صورت نقشه در اختیار عموم قرار دهند. این اختراع همچنین به کمپانی خوش‌نامی در نیوجرسی کمک کرد تا ۹۰۵ میلیون دلار برای بهبود لوله‌های گاز خود هزینه کند. در مقاله‌ای که در مجله‌ی Environmental Science and Technology چاپ شده است، محققین یافته‌های خود را از درباره‌ی کارکرد این دستگاه انتشار دادند. مشخص شد که پروژه بسیار مشکل‌تر از چیزی بود که به نظر می‌رسید.
وون فیشر می‌گوید: «این کار خیلی سرراست به نظر می‌رسد؟ شما با ۲۰۰۰ داده در دقیقه سر و کار دارید. شما اطلاعات جی‌پی‌اس را نیز دارید. شما داده‌های مربوط به کیفیت دستگاه‌ها را نیز دارید. شما غلظت متان را نیز دارید. ۳۰ یا ۴۰ نوع داده در هر نقطه‌ی زمانی در حال تولید شدن است و در هر ثانیه دو نقطه‌ی زمانی وجود دارد.»
با استفاده از الگوریتم‌هایی برای تجزیه‌ی داده‌هایی که فیشر آن‌ها را «طوفان وحشتناک داده» نامیده است، آن‌ها اندازه‌گیری‌هایی که با سرعت زیاد جمع‌آوری شده‌اند را مستثنی کردند؛ چرا که آن‌ها می‌توانستند داده‌ها را منحرف کنند. داده‌های مربوط به فواصل دورتر از ۱۶۰ متر نیز در نظر گرفته نشده‌اند؛ چرا که ممکن است این اطلاعات مربوط به میادین گاز یا منابع طبیعی متان باشند.
یک تصویر پیکسل‌بندی‌شده از منابع متان
محققین دریافتند شهرهایی که زیرساخت‌های خطوط لوله‌ی آن‌ها قدیمی‌تر است، مانند بوستون، استاتن ایسلند و سیراکیوز، همچنین این خطوط لوله با مواد قابل خوردگی، مانند چدن یا فولاد بدون پوشش ساخته شده‌اند، ۲۵ برابر بیشتر از شهرهایی که خطوط لوله‌ی گاز آن‌ها تحت برنامه‌ی جایگزینی خطوط لوله‌ی پیشرفته (APRP) تعویض شده است، نشتی دارند و بیشترین میزان نشتی متان در این شهرها ۲ لیتر در دقیقه در هر کیلومتر است.
این روش، برای اندازه‌گیری متان در فضا قابل استفاده نیست و همچنین اندازه‌گیری دقیقی از خروجی متان ارائه نمی‌دهد. در واقع محققین اذعان دارند که اطلاعات جمع‌آوری شده توسط ماشین‌ها محافظه‌کارانه است و حتی با گذشتن ۵ باره‌ی ماشین‌ها از یک مکان، سنسورها همچنان خطا دارند و ممکن است ۲۴ درصد میزان نشت را کمتر و یا ۳۲ درصد بیشتر نشان دهند. با این حال آنالیز تغییرات تولید متان پس‌زمینه می‌تواند نقشه‌ای پیکسل‌بندی شده از مکان‌های وجود نشتی ارائه دهد. در شهرهایی که بنا به گفته‌ی وون فیشر، امکان مشخص کردن مکان نشتی‌ها بیشتر وجود دارد، داده‌های بهتر می‌تواند انگیزه‌ی بیشتری برای به‌روز کردن خطوط لوله‌ی گاز و کاهش نشتی‌ها ایجاد کند.
نوشته: لن گرابر
ترجمه: امید محمدی - مجله علمی ایلیاد