على غرار GPS ، إطلاق نظام ملاحة صوتي UBL يعمل تحت الماء
منذ ما يقرب من نصف قرن ، بدأت وزارة الدفاع الأمريكية العمل في مشروع لتحديد المواقع على سطح الكوكب بفضل الأقمار الصناعية. لقد قطع ما يعرف الآن باسم GPS شوطًا طويلًا ، حيث تغلغل في كل جانب من جوانب حياتنا اليومية ، بدءًا من مساعدة سكان المدن على إيجاد طريقهم عبر شوارع غير معروفة وصولاً إلى المساعدة في تقديم خدمات الطوارئ.
ومع ذلك ، حتى أنظمة GPS الأكثر تطوراً اليوم لا تزال غير قادرة على رسم خريطة لجزء كبير من الأرض: نحن نتحدث عن تحت المحيطات أو البحار أو الأنهار. التكنولوجيا ، في الواقع ، لا تختلط جيدًا بالماء ، مما يؤدي إلى تفكيك موجات الراديو التي يعتمد عليها نظام تحديد المواقع العالمي للعمل.
كان علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يبحثون عن طرق لإنشاء نوع جديد من نظام تحديد المواقع العالمي تحت الماء ، والذي يمكن استخدامه لفهم الألغاز التي تكمن بين السطح وقاع البحر بشكل أفضل. كشف الباحثون الآن عن جهاز يسمى underwater backscatter localization أو باختصار (UBL) الذي يتفاعل مع الإشارات الصوتية لتوفير معلومات تحديد الموقع ، حتى في أعماق المحيطات. كل هذا دون استخدام بطارية.
توجد بالفعل أجهزة تعمل تحت الماء ، على سبيل المثال لتركيبها على الحيتان كأجهزة تعقب ، لكنها تعمل عادةً كإشارات صوتية. يتم اعتراض الإشارات الصوتية الناتجة بواسطة جهاز استقبال يمكنه بدوره معرفة أصل الصوت. تتطلب هذه الأجهزة بطاريات لتعمل ، مما يعني أنه يجب استبدالها بانتظام ، وعندما يكون الحوت المهاجر يرتدي جهاز التعقب ، فهذه ليست مهمة بسيطة حيث إذا نفذت البطارية يتم قطع الإشارة .
في حالة نظام UBL ، يرسل جهاز إرسال موجات صوتية عبر الماء باتجاه مستشعر كهرضغطية. تقوم الإشارات الصوتية ، عند اصطدامها بالجهاز ، بتشغيل المادة لتخزين شحنة كهربائية ، والتي تُستخدم بعد ذلك لعكس الموجة مرة أخرى إلى جهاز الاستقبال. بناءً على المدة التي تستغرقها الموجة الصوتية للانعكاس عن المستشعر والعودة ، يمكن للمستقبل حساب المسافة إلى UBL.
قال الباحثون: “على عكس أنظمة الاتصالات الصوتية التقليدية تحت الماء ، والتي تتطلب من كل جهاز استشعار أن يولد إشاراته الخاصة ، فإن العقد الارتدادية تتواصل ببساطة عن طريق عكس الإشارات الصوتية في البيئة”. “يمكن أن تعمل هذه العقد أيضًا عن طريق تجميع الطاقة من الإشارات الصوتية. وبالتالي سيمكننا UBL من بناء نظام GPS تحت الماء طويل الأمد وقابل للتطوير وخالي من البطاريات.”
يمكن أن تساعد أنظمة UBL أيضًا الروبوتات الموجودة تحت سطح البحر في العمل بدقة أكبر ، وتتبع المركبات تحت الماء وتقديم رؤى حول تأثير تغير المناخ على المحيط. لم يتم بعد تحديد قيمة مياه المحيطات ، وقد تكون المواد الكهرضغطية هي الحل.
