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Aber mit einem U-Boot oder einem Taucher kommunizieren? Nicht so einfach. Das Fehlen praktikabler Methoden für den Datenaustausch zwischen Unterwasser- und Luftfahrzeugen war für Wissenschaftler, Ingenieure, Taucher und Militärbeamte gleichermaßen frustrierend.
Jetzt haben Forscher am MIT eine Methode entwickelt, die die Unterwasserkommunikation revolutionieren kann.
"Was wir gezeigt haben, ist, dass es tatsächlich machbar ist, von unter Wasser in die Luft zu kommunizieren, was ein seit langem bestehendes Problem ist", sagt Fadel Adib, Professor am MIT Media Lab, der die Forschung leitete.
Die Schwierigkeit ergibt sich aus der Tatsache, dass Unterwasser- und Luftsensoren unterschiedliche Arten von Signalen verwenden. Funksignale, die in der Luft einwandfrei funktionieren, bewegen sich schlecht im Wasser. Sonarsignale, die von Unterwassersensoren verwendet werden, werden von der Wasseroberfläche reflektiert und erreichen nicht die Luft.
Die MIT-Forscher entwickelten ein System, das mithilfe eines Unterwassersenders Sonarsignale an die Oberfläche sendet und dabei Vibrationen erzeugt, die den Einsen und Nullen der Daten entsprechen. Ein Oberflächenempfänger liest und decodiert dann diese winzigen Vibrationen. Die Forscher bezeichnen das System als TARF (translational acoustic-RF communication).
TARF hat laut Adib eine beliebige Anzahl von Einsatzmöglichkeiten in der Praxis. Es könnte verwendet werden, um abgestürzte Flugzeuge unter Wasser zu finden, indem Signale von Sonargeräten in der Blackbox eines Flugzeugs gelesen werden. Dadurch könnten U-Boote mit der Oberfläche kommunizieren. Dies könnte die Meeresforschung erheblich vereinfachen, indem Wissenschaftler Unterwassersensoren einsetzen, die Daten in Echtzeit in die Luft übertragen. Momentan müssen alle unter Wasser gesammelten Daten vom Gerät an die Oberfläche gebracht werden, bevor sie untersucht werden können.
"Es ist sehr schwierig, den Ozean zu überwachen, weshalb der größte Teil des Ozeans noch unerforscht ist", sagt Adib. „Mit dieser Technologie konnten Sie jetzt Sensoren einsetzen, eine kontinuierliche Überwachung durchführen und die Daten an die Außenwelt senden. Sie könnten Meereslebewesen studieren und Zugang zu einer völlig neuen Welt haben, die wir bis heute nicht erreichen können. “
Derzeit ist die Technologie niedrig aufgelöst, Adib geht jedoch davon aus, dass sie eines Tages zum Streamen von Videos verwendet werden könnte. Denken Sie an Haifischkameras, um Brutstätten zu überwachen, oder leben Sie Futter der seltsamen Lebensformen in Gräben.
"Die Meeresoberfläche ist ein großes Hindernis für die Datenübertragung und -kommunikation", sagt Emmett Duffy, Direktor des Tennenbaum Marine Observatories Network von Smithsonian. "Meeresforscher verwenden viele Sensoren, die wir derzeit unter Wasser besuchen müssen, um die Daten herunterzuladen. Wenn Daten wie bei Sensoren an Land durch die Luft gestrahlt werden könnten, könnte dies mehrere Bereiche der meeresbiologischen Forschung revolutionieren."
Laut Duffy könnte die Unterwasser-Luft-Kommunikation es ermöglichen, Tracking-Daten von großen Meerestieren mit Tags abzurufen, ohne sie erneut erfassen zu müssen, was den Wissenschaftlern helfen könnte, die Migrations- und Lebensraummuster zu verstehen. Es könnte auch verwendet werden, um Daten von In-situ-Unterwassersensoren automatisch abzurufen, sodass Wissenschaftler schädliche Algenarten oder andere Tiere beim Passieren verfolgen können. Es könnte Tauchern bei biologischen Untersuchungen helfen, Online-Tools unter Wasser zu verwenden.
Adib und sein Doktorand Francesco Tonolini haben gemeinsam einen Artikel über die Technologie verfasst, den sie auf einer Konferenz über Datenkommunikation im August vorgestellt haben.
Die erste Proof-of-Concept-Studie wurde im MIT-Schwimmbecken in einer maximalen Tiefe von 11 oder 12 Fuß durchgeführt. Die nächsten Schritte für die Forscher sind zu sehen, ob TARF in viel größeren Tiefen bearbeitet werden kann.
„Wir möchten dies in die Natur tragen und auf Dutzenden, Hunderten oder sogar Tausenden von Metern operieren können“, sagt Adib.
Das Team experimentiert auch damit, wie gut die Technologie unter verschiedenen Bedingungen funktioniert - hohe Wellen, Stürme inmitten wirbelnder Fischschwärme. Sie wollen auch sehen, ob sie die Technologie in die andere Richtung bringen können - Luft zu Wasser. Das würde es Wissenschaftlern ermöglichen, mit Unterwassergeräten zu kommunizieren. Zum Beispiel das Zurücksetzen der Parameter auf einem Schiffsmonitor.
"Dies ist eine sehr interessante Demonstration, wenn auch in begrenztem Umfang, des Potenzials der Verwendung von Mikrowellenradar als Verbindung zwischen einem Luftfahrzeug und einem akustischen Unterwassersystem", sagt Jeff Neasham, Dozent an der Universität von Newcastle in Großbritannien. Wer hat Unterwasserakustik studiert. „Wie die Autoren feststellten, sind weitere Arbeiten erforderlich, um die Skalierbarkeit des Systems zu untersuchen, um festzustellen, ob nützliche Bereiche sowohl für den Luft- als auch für den Seekanal mit praktischen Leistungspegeln erreicht werden können, und um die Auswirkungen realistischerer Wellenbedingungen auf zu verstehen die Meeresoberfläche. "
Wenn sich die Technologie unter realen Bedingungen als erfolgreich erweist, sollten Sie damit rechnen, dass "SMS während des Tauchens" der neueste Unterwassersinn ist.
