Přístroj vyvinutý vědci z Massachusettského technologického institutu (MIT) využívá k určení polohy pod vodou modulovaný zvuk vydávaný okolím. K dobíjení stačí systému energie z odraženého zvuku.
První inovace tohoto druhu možná v budoucnu dokáže vyřešit letitý problém podmořské navigace. Americký systém GPS využívá vzdáleného kontaktu se sítí satelitů pomocí elektromagnetického vlnění, které se ve vodě šíří asi dvoutřetinovou rychlostí oproti vzduchu. Voda a zvláště pak voda slaná navíc záření o vysoké frekvenci pohlcuje. I proto GPS použít pod vodou nelze. Ze stejného důvodu se hluboko pod vodní hladinu nedostane také například jiný druh vlnění – viditelné světlo.
K určování polohy v oceánu i sladkovodních jezerech se proto musí používat technologie pracující s nižší frekvencí, nejčastěji pak sonary, které dokážou určit polohu na základě odrazu jimi vydávaného zvuku. To však dokáže rychle vyčerpat baterii takového systému, což komplikuje oceánografické měření ve velkých hloubkách či sledování rybích kolonií. Vynález vědců z MIT by tak tomuto výzkumu mohl přinést nový impuls.
Elektřina z krystalů
Tým kolem fyzika Fadela Adiba využil k napájení přístroje piezoelektrický jev. Podvodní GPS zařízení je vyrobeno ze specifického materiálu s obsahem krystalů, které při deformaci generují malý elektrický náboj. Přístroj tak nabíjí také vibrace zachycených zvukových vln, jejichž část může rovněž odrazit. Z poměru pohlcených a odražených vln pak vzniká binární kód s informací o množství soli ve vodě nebo její teplotě.
Podobným způsobem funguje také lokalizace. Na základě doby, za kterou se vrátí signál vydaný pozorovatelem, výpočetní systém určí přibližnou polohu podvodní sondy. „Systém má velmi mnoho aplikací. Doufáme, že díky němu budeme schopni pochopit oceán v takové míře, v jaké si zaslouží.“ zdůrazňuje Adib. Lokalizátor společně s jeho kolegy už zvládl mladý vědec úspěšně otestovat v řece Charles River ve městě Cambridge nedaleko Bostonu, kde vysoká škola sídlí.
Dlouhá cesta k aplikacím
V praxi však naráží nový systém na řadu problémů. Zejména v mělkých mořích mohou způsobit nepřesné určení polohy odrazy od mořského dna. Pro zpřesnění měření tak výzkumníci využili metody skokového střídání frekvencí vysílaných signálů (ang. frequency hopping). Bez komplikací se zatím neobešlo ani trasování pohybujících se objektů – pro lepší příjem signálu je totiž žádoucí zmenšit objem datového toku, což také snižuje možnosti přímého sledování.
Nové zařízení dokáže určit polohu s přesností na jednotky centimetrů. Představený systém UBS (Underwater Backscatter Localization) může v budoucnosti pomoci lokalizovat například síť autonomních podvodních dronů, což kromě vědců může být využito také v námořnictví nebo pro potřeby armády.
Foto: Reza Ghaffarivardavagh, MIT