Navigace | Zvuk | Oceán

„Za korálovým útesem odbočte vlevo“ – vědci vynalezli podvodní navigaci, jež funguje bez elektřiny

Vědci z Massachusettského technologického institutu (Massachusetts Institute of Technology; MIT) oznámili pokrok ve vývoji systému pro určování polohy, který bude použitelný při mapování mořského dna. Jednou z jeho zajímavostí je skutečnost, že se zcela obejde bez elektrické energie.

Vodní plochy pokrývají zhruba tři čtvrtiny naší Země, přičemž velká část z nich je stále neprobádaná. Lidé jsou kupodivu schopnější prozkoumat vesmír než dna moří a oceánů. Proč? Jedním z důvodů je nemožnost přesného určování polohy, která je v podvodním prostředí značně limitovaná. Například rádiové vlny ze satelitních pozičních systémů neproniknou do hloubky skrz vodu.

Podvodní „GPS“

Tým odborníků označuje své řešení jako „podvodní navigační systém poháněný zvukem“. Do jisté míry je inspirován vodními živočichy, kteří k orientaci v prostoru používají právě zvuk. Zařízení, která generují a vysílají zvukové vlny, však obvykle vyžadují objemné baterie s omezenou výdrží, které je třeba pravidelně měnit. Otázka tedy zněla, zda to nejde udělat jinak.

Vědci tedy vymysleli systém určování polohy, jež se obejde bez baterií. Nazvali ho Underwater Backscatter Localization (UBL). Jeho zásadní pointa spočívá v tom, že místo toho, aby vydával vlastní akustické signály, odráží modulované signály z prostředí. Díky tomu je schopen zjišťovat pozici bez jakéhokoli vnějšího zdroje energie.

Nutno podotknout, že technologie je stále ve vývoji. V budoucnosti by se však mohla stát klíčovým nástrojem pro ochránce moře, vědce zabývající se klimatem i americké námořnictvo. Dosavadní progres byl prezentován v rámci workshopu pořádaného Asociací pro výpočetní techniku.

Bez baterie

Jako důvod, proč se vědci rozhodli využívat zvuk, uvádějí, že se jeho vlnění pod vodou pohybuje rychleji než ve vzduchu. Na základě dřívějšího výzkumu, zabývajícího se nízkoenergetickou akustickou signalizací, použili pro tyto účely piezoelektrické materiály. Ty vytvářejí svůj vlastní elektrický náboj v reakci na mechanické namáhání, jako je například vibrace zvukových vln.

Piezoelektrické snímače pak mohou použít tento náboj k selektivnímu odrážení některých zvukových vln zpět do jejich prostředí. Přijímač následně převádí tuto sekvenci odrazů a výsledný binární kód může nést informace o teplotě nebo slanosti oceánu.

Stejná technologie v zásadě může poskytovat informace o poloze. Zařízení by mohlo vysílat zvukovou vlnu a poté měřit, jak dlouho trvá, než se odrazí od piezoelektrického snímače a vrátí se do jednotky. Uplynulý čas lze použít k výpočtu vzdálenosti mezi pozorovatelem a piezoelektrickým senzorem. Jednotka přitom vysílá posloupnost signálů v rozsahu několika frekvencí, kdy každá má jinou vlnovou délku, takže se odražené zvukové vlny vracejí do přijímače v různých fázích.

Odborníci nyní doufají, že UBL v budoucnosti pomůže v průzkumu oceánů. Technologie by mohla umožnit autonomním průzkumným strojům zůstat pod vodou delší dobu, neboť nebude spotřebovávat drahocennou energii baterie. Pomůže tak podmořským robotům pracovat přesněji a poskytovat informace o dopadech klimatických změn na oceány.

Váš názor Další článek: Hodinky Apple Watch umí nově streamovat přímo ze Spotify – obejdou se bez připojení k iPhonu

Témata článku: Technologie, Věda, Výzkum, Země, Navigace, GPS, Elektřina, Baterie, Zvuk, Oceán, Klimatická změna, Moře, UBL, MIT, Určování polohy, Korálový útes, Vlna, Zvuková vlna, Vědec