Możemy rozmawiać na czacie z astronautami na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej i oglądać materiał na żywo z zamarzniętej wysokości Everestu.
Ale komunikujesz się z łodzią podwodną lub płetwonurkiem? Nie takie łatwe. Brak realnych metod udostępniania danych między urządzeniami podwodnymi i powietrznymi od dawna frustruje naukowców, inżynierów, nurków i wojskowych.
Teraz naukowcy z MIT opracowali metodę, która może zrewolucjonizować komunikację podwodną.
„Wykazaliśmy, że komunikacja z podwodnego w powietrze jest możliwa, co stanowi od dawna problem” - mówi Fadel Adib, profesor w MIT Media Lab, który kierował badaniami.
Trudność wynika z faktu, że czujniki podwodne i powietrzne wykorzystują różne rodzaje sygnałów. Sygnały radiowe, które działają idealnie w powietrzu, słabo poruszają się w wodzie. Sygnały sonarowe wykorzystywane przez czujniki podwodne odbijają się od powierzchni wody, a nie docierają do powietrza.
Badacze z MIT zaprojektowali system, który wykorzystuje podwodny nadajnik do wysyłania sygnałów sonaru na powierzchnię, wytwarzając wibracje odpowiadające zerom i zerom danych. Odbiornik powierzchniowy następnie odczytuje i dekoduje te drobne wibracje. Naukowcy nazywają system TARF (translacyjna komunikacja akustyczna-RF).
Adib mówi, że TARF ma wiele potencjalnych zastosowań w świecie rzeczywistym. Można go użyć do znalezienia zestrzelonych samolotów pod wodą, odczytując sygnały z urządzeń sonarowych w czarnej skrzynce samolotu. Może to umożliwić okrętom podwodnym komunikowanie się z powierzchnią. I może znacznie ułatwić badania morskie, umożliwiając naukowcom rozmieszczanie podwodnych czujników, które przesyłają dane z powrotem do powietrza w czasie rzeczywistym. W tej chwili wszelkie dane zebrane pod wodą muszą zostać wyniesione na powierzchnię przez urządzenie, zanim będzie można je zbadać.
„Monitorowanie oceanu jest bardzo trudne, dlatego większość oceanów pozostaje niezbadana” - mówi Adib. „Korzystając z tej technologii, możesz teraz wdrażać czujniki, prowadzić ciągłe monitorowanie i wysyłać dane do świata zewnętrznego. Możesz uczyć się życia morskiego i mieć dostęp do zupełnie nowego świata, który wciąż jest obecnie poza naszym zasięgiem. ”
Obecnie technologia ma niską rozdzielczość, ale Adib wyobraża sobie, że pewnego dnia można jej użyć do strumieniowego przesyłania wideo. Pomyśl o kamerach rekinów, aby monitorować lęgowiska lub żywe pasze dziwnych form życia w okopach.
„Powierzchnia oceanu stanowi dużą barierę dla przesyłania i komunikacji danych” - mówi Emmett Duffy, dyrektor Smithnanańskiej Tennenbaum Marine Observatories Network. „Naukowcy morscy używają wielu czujników, które obecnie musimy odwiedzić pod wodą, aby pobrać dane. Jeśli dane mogłyby być przesyłane w powietrzu, tak jak w przypadku czujników na lądzie, mogłoby to zrewolucjonizować kilka obszarów morskich badań biologicznych”.
Duffy twierdzi, że komunikacja podwodna z powietrzem może umożliwić śledzenie danych o dużych zwierzętach morskich wyposażonych w znaczniki bez konieczności ich ponownego wychwytywania, co może pomóc naukowcom zrozumieć wzorce migracji i siedlisk. Można go również wykorzystać do automatycznego pobierania danych z podwodnych czujników in situ, umożliwiając naukowcom śledzenie szkodliwych gatunków glonów lub innych zwierząt podczas ich przechodzenia. Może to pomóc nurkom przeprowadzającym ankiety biologiczne w korzystaniu z narzędzi online pod wodą.
Adib i jego doktorant Francesco Tonolini są współautorami artykułu na temat technologii, który przedstawili na sierpniowej konferencji na temat transmisji danych.
Wstępne badanie koncepcji zostało przeprowadzone w basenie MIT na maksymalnej głębokości około 11 lub 12 stóp. Kolejnym krokiem dla badaczy jest sprawdzenie, czy TARF jest wykonalny na znacznie większych głębokościach.
„Chcemy być w stanie przenieść to na wolność i działać na dziesiątkach, setkach, a nawet tysiącach metrów”, mówi Adib.
Zespół eksperymentuje również z tym, jak dobrze ta technologia działa w różnych warunkach - wysokie fale, sztormy, pośród wirujących ławic ryb. Chcą również sprawdzić, czy mogą sprawić, że technologia będzie działać w innym kierunku - powietrze do wody. Umożliwiłoby to naukowcom komunikowanie się z urządzeniami podwodnymi; na przykład resetowanie parametrów na monitorze morskim.
„To bardzo interesująca demonstracja, choć na ograniczoną skalę, możliwości wykorzystania radaru mikrofalowego jako połączenia między urządzeniem powietrznym a podwodnym systemem akustycznym” - mówi Jeff Neasham, wykładowca na University of Newcastle w Wielkiej Brytanii, który studiował akustykę podwodną. „Jak zauważyli autorzy, konieczne są dalsze prace w celu zbadania skalowalności systemu, aby sprawdzić, czy użyteczne zakresy zarówno dla kanału powietrznego, jak i morskiego można osiągnąć za pomocą praktycznych poziomów mocy, a także zrozumieć wpływ bardziej realistycznych warunków falowych na powierzchnia morza. ”
Jeśli technologia odniesie sukces w rzeczywistych warunkach na świecie, spodziewaj się, że „pisanie SMS-ów podczas nurkowania” będzie najnowszym podwodnym szaleństwem.
