GPS-ul nu funcționează sub apă, dar această tehnică ar putea rezolva problema

În urmă cu aproape jumătate de secol, Departamentul Apărării al Statelor Unite a început să lucreze la un proiect de localizare a spațiilor de pe suprafața planetei cu ajutorul sateliților.

Ceea ce este acum cunoscut sub numele de GPS a parcurs un drum lung, pătrunzând fiecare aspect al vieții noastre de zi cu zi, de la plimbările pe străzi necunoscute până la serviciile de urgență.

Și totuși nici cele mai sofisticate sisteme GPS de astăzi nu sunt încă în măsură să cartografieze o parte uriașă a Pământului: cea care se află sub oceane, mări sau râuri. Asta pentru că tehnologia nu se amestecă bine cu apa, care descompune undele radio pe care se bazează GPS pentru a funcționa.

Oamenii de știință de la MIT au căutat modalități de a crea un nou tip de GPS subacvatic, care ar putea fi folosit pentru a înțelege mai bine misterele care se află între suprafață și fundul mării.

Toată viața ai pus greșit produsele în frigider. Experții îți spun unde să așezi corect legumele, fructele și carnea

Cele mai parșive semne zodiacale. Te vor trăda cu zâmbetul pe buze și nu-ți vei da seama

Cercetătorii au dezvăluit un dispozitiv numit Underwater Backscatter Localization (UBL), care reacționează la semnale acustice pentru a oferi informații de poziționare, chiar și atunci când este blocat în adâncimi oceanice. Toate acestea, fără a utiliza măcar o baterie.

Dispozitivul care rezistă la apă pentru totdeauna

Dispozitivele subacvatice există deja, de exemplu pentru a fi montate ca trackere, dar acționează de obicei ca emițătoare de sunet.

Semnalele acustice produse sunt interceptate de un receptor care la rândul său poate da seama de originea sunetului. Astfel de dispozitive necesită funcționarea pe baterii, ceea ce înseamnă că trebuie înlocuite în mod regulat.

Însă sistemul UBL dezvoltat de echipa MIT reflectă și nu emite semnale.

Tehnologia se bazează pe așa-numitele materiale piezoelectrice, care produc o mică încărcare electrică ca răspuns la vibrații. Această încărcare electrică poate fi utilizată de dispozitiv pentru a reflecta vibrația înapoi în direcția din care a venit.

Prin urmare, în sistemul cercetătorilor, un emițător trimite unde sonore prin apă către un senzor piezoelectric. Semnalele acustice, atunci când lovesc dispozitivul, declanșează materialul pentru a stoca o încărcare electrică, care este apoi utilizată pentru a reflecta o undă înapoi către un receptor.

Receptorul poate calcula distanța până la UBL pe baza duratei în care unda sonoră se reflectă și revine.

“Spre deosebire de sistemele tradiționale de comunicații acustice subacvatice, care necesită ca fiecare senzor să-și genereze propriile semnale, nodurile backscatter comunică prin simpla reflectare a semnalelor acustice în mediu”, au spus cercetătorii.

“Aceste noduri se pot alimenta și prin recoltarea energiei din semnale acustice. Astfel, UBL ne-ar permite să construim un GPS subacvatic de lungă durată, scalabil, fără baterii.”

Mai sunt pași de parcurs până la cunoașterea sub ape

Aceasta este teoria. În practică, materialele piezoelectrice nu sunt o componentă ușor de utilizat. De exemplu, timpul necesar unui senzor piezoelectric pentru a se “trezi” și a reflecta un semnal sonor este aleatoriu.

Pentru a rezolva această problemă, oamenii de știință au dezvoltat o metodă numită salt de frecvență, care implică trimiterea de semnale sonore către sistemul UBL pe o gamă de frecvențe.

Deoarece fiecare frecvență are o lungime de undă diferită, undele sonore reflectate revin la faze diferite.

Saltul de frecvență a arătat unele rezultate promițătoare în mediile de adâncime, dar apele puțin adânci s-au dovedit a fi mai problematice.

Din cauza distanței scurte dintre suprafață și fundul mării, semnalele sonore se răsucesc necontrolat înainte și înapoi la adâncimi mai mici, ​​înainte ca acestea să ajungă la receptor.

În timp ce oamenii de știință au recunoscut că abordarea acestor provocări ar necesita cercetări suplimentare, o dovadă a conceptului pentru tehnologie a fost deja testată în apele puțin adânci, iar echipa MIT a spus că sistemul UBL a obținut o precizie la nivel de centimetru.

Este clar că tehnologia ar putea găsi nenumărate aplicații dacă ar fi vreodată să ajungă la o dezvoltare pe scară largă.

Se estimează că mai mult de 80% din fundul oceanului este în prezent necartografiat, neobservat și neexplorat. O mai bună înțelegere a vieții subacvatice ar putea aduce beneficii semnificative cercetării mediului.

Sistemele UBL ar putea ajuta, de asemenea, roboții submarini să lucreze mai precis, să urmărească vehiculele subacvatice și să ofere informații despre impactul schimbărilor climatice asupra oceanului.