Een middelbare school junior in Zuid-Californië heeft een goedkope seismometer gebouwd die vroegtijdige aardbevingswaarschuwingen geeft aan huizen en bedrijven. Het kost haar minder dan $ 100 om vandaag te maken, de seismometer zou ooit een normaal huishoudelijk veiligheidsapparaat kunnen zijn, vergelijkbaar met een slimme rookmelder, zegt de uitvinder Vivien He.

Ongeveer zo groot als een Rubiks kubus en ingekapseld in helder acryl, de seismometer heeft een strakke, consumentklare look. De geofoon van het apparaat detecteert inkomende grondbewegingen, terwijl hardware en software aan boord de elektrische signalen van de geofoon vertalen in een digitale golfvorm. Het apparaat heeft sinds september 2020 alle aardbevingen met een kracht van meer dan 3,0 rond Los Angeles gedetecteerd.

Wanneer aardbevingen sterker zijn dan de door de gebruiker ingestelde alarmdrempel, het apparaat kan het alarm aan boord laten klinken voor waarschuwing ter plaatse, een sms sturen naar lokale abonnees van de regionale waarschuwingsdienst, en kan worden bediend vanaf een smartphone.

Hij presenteerde haar onderzoek naar het apparaat op de jaarlijkse bijeenkomst van de Seismological Society of America (SSA) in 2021. Ze won ook een SSA Student Travel Grant, de enige middelbare scholier onder alle ontvangers, om de conferentie gratis bij te wonen. Ze is een student aan de Palos Verdes Peninsula High School in Rolling Hills Estates. Hij bedankt haar docent natuurwetenschappelijk onderzoek, Melissa Klose, voor haar begeleiding bij wetenschappelijke onderzoeksmethoden en haar ondersteuning bij het nastreven van onderzoeksmogelijkheden.

Hij onderzocht, ontworpen, gebouwd, en testte het hele apparaat gedurende een zomer en herfst die thuis werd doorgebracht onder COVID-19-beperkingen. Haar thuislab is gevestigd in een hoek van een slaapkamer met 'laden op het nachtkastje vol met kleine draden en extra geofoons en componenten'. ze zei.

Er was ook de badkamer die ze leende, waar het felle licht goed was om te solderen. Voor acryl lasersnijden, haar vader hielp haar uit veiligheidsoverwegingen een tafel uit de garage de tuin in te slepen.

"Dat deed ik - vertel het niet aan mijn moeder - maar ik heb een keer een klein vuurtje gehad, " gaf ze toe.

Het seismometerapparaat vult een leemte in de huidige waarschuwingssystemen voor aardbevingen, Hij zei, door een klantvriendelijke, goedkoop maar speciaal gebouwd alternatief voor duurdere, wetenschappelijke systemen zoals het ShakeAlert-systeem van de West Coast. Haar apparaat biedt mensen in aardbevingsgebieden een manier om enkele tot tientallen seconden waarschuwing te krijgen om actie te ondernemen en automatisch nutsvoorzieningen en machines op het werk uit te schakelen.

Hij heeft een non-profitorganisatie opgericht, Melior aarde, om haar te helpen het apparaat bij degenen te krijgen die een goedkoop vroegtijdig waarschuwingssysteem voor aardbevingen nodig hebben. "Ik heb wel de hoop dat ik dit kan bieden aan gezinnen met lagere inkomens en buurten met een minder aardbevingsbestendige infrastructuur, " ze zei.

Stil onder quarantaine

Hij kreeg het idee voor de seismometer na het lezen van een paper over de ongewone seismische "stilte" die over de aarde neerdaalde toen COVID-19-lockdowns een einde maakten aan veel menselijke activiteit. "Ik vroeg me af of ik dat vanuit mijn eigen huis zou kunnen meten, " herinnerde ze zich, "en dat evolueerde al snel naar, Ik vraag me af of ik in mijn eigen huis kan meten en het kan toepassen op vroegtijdige waarschuwing voor aardbevingen?"

Ze begon te lezen over vroegtijdige waarschuwing voor aardbevingen en bouwde een gigantische ringband met drie ringen van gemarkeerde papieren, waaronder veel uit SSA-tijdschriften. Een van haar favoriete onderzoekers in het veld was Richard M. Allen, directeur van het Berkeley Seismology Lab.

"Ik heb echt genoten van de manier waarop hij de vroege waarschuwingssystemen voor aardbevingen en de beperkingen van de huidige systemen uitlegde, " Hij zei.

Het onderzoek gaf hem het vertrouwen dat ze een goedkoop apparaat kon bouwen voor vroegtijdige waarschuwing voor aardbevingen, een op de consument gebaseerde benadering kiezen versus de conventionele benadering op basis van openbare stations. Daarna, het was tijd om de componenten uit te zoeken, de programmering en het ontwerp. Ze had niet veel expertise in het project, echter, aangezien veel van de benodigde vaardigheden en kennis buiten het schoolcurriculum vielen.

"Ik ging laatst naar een MIT-hackathon, en wat ze zeiden is dat het geheim voor hackers is dat ze gewoon alles googlen, toch?" zei ze. "En dat is ongeveer hetzelfde als wat ik deed voor dit project, Leuk vinden, Oh, Ik weet niet hoe dit werkt, Google het gewoon!'"

Zoals hij in haar SSA-presentatie zal bespreken, het apparaat evolueerde in de loop van de tijd naarmate haar vaardigheden verbeterden en ze gaandeweg ontwerpproblemen oploste. Samen met de waarschuwings- en meldingsfuncties, het uiteindelijke ontwerp bevat een datakaart die tot vier jaar aan standaard aardbevingsgolfvormbestanden kan bevatten die ook kunnen worden gebruikt voor seismologische studies.

"Hallo, Hoor je dat?"

Hij stopte haar eerste seismometer op een nacht na middernacht in september vorig jaar. "En toen ging ik slapen, en de volgende dag werd ik wakker en er was een aardbeving geweest in Los Angeles en ik had zoiets van, Oh, het is het lot!"

Ze vergeleek het seismische signaal dat door haar apparaat werd opgevangen met een signaal dat werd geproduceerd door een U.S. Geological Survey-station in de buurt van haar huis, "en de golfvorm zag er hetzelfde uit, " herinnerde ze zich.

Een van de eerste successen van haar testperiode kwam toen "mijn familie allemaal in de woonkamer was en we allemaal aan het praten waren en het apparaat begon te piepen en ik zei:'Hallo, horen jullie dat?' En ze waren als, 'is het een aardbeving?' en toen begonnen de hanglampen te trillen, " ze zei.

De seismometer heeft sindsdien met succes verschillende recente aardbevingen in Zuid-Californië gedetecteerd, en hij heeft deelgenomen aan wetenschapsbeurzen in haar schooldistrict en in Los Angeles County. Daar, ze won de International Science and Engineering Fair (ISEF) Finalist award, wat haar ertoe brengt om vervolgens op internationaal niveau te concurreren. In aanvulling, won ze de Association of Women Geoscientists Award, de Cheryl Saban Self-Worth Foundation for Women &Girls 1st Place Award en Scholarship, en de Professional Engineers in de Marylin Jorgenson-Reece Award of Excellence and Scholarship van de regering van Californië.

Hij, die in februari 17 werd, werkt aan het verkrijgen van een gebruiksoctrooi voor het apparaat. Ze is van plan haar non-profitorganisatie te gebruiken om de consumentenacceptatie voor het apparaat te stimuleren. vooral het toegankelijk maken van vroegtijdige waarschuwing voor aardbevingen voor de lage-inkomenslanden, regio's en bevolking.

"Het hele punt is dat het een consumentenproduct zou zijn, maar ik ben niet gefocust op het geldelijk gewin ervan, " legde ze uit. "Ik ben meer gefocust op de wetenschap ervan en alleen op de impact in het algemeen op mensen en op het voorkomen van aardbevingen."