Vi kan videochat med astronauter ombord på den internationale rumstation og se levende optagelser fra Everests frosne højder.
Men at kommunikere med en ubåd eller en dykker? Ikke så let. Manglen på levedygtige metoder til deling af data mellem undervands- og luftbårne enheder har længe været en frustration for både forskere, ingeniører, dykkere og militære embedsmænd.
Nu har forskere ved MIT udviklet en metode med potentiale til at revolutionere undervands kommunikation.
”Det, vi har vist, er, at det faktisk er muligt at kommunikere fra under vand til luften, hvilket har været et langvarigt problem, ” siger Fadel Adib, professor ved MITs Media Lab, der ledede forskningen.
Problemet stammer fra det faktum, at undersøiske og luftbårne sensorer bruger forskellige slags signaler. Radiosignaler, der fungerer perfekt i luftkørsel dårligt i vand. Ekkolodssignaler, der bruges af undersøiske sensorer, reflekterer vandets overflade snarere end at nå luften.
MIT-forskerne designet et system, der bruger en undervandssender til at sende ekkolodsignaler til overfladen, hvilket frembringer vibrationer svarende til dataene på 1 og 0. En overflademodtager læser og afkoder derefter disse små vibrationer. Forskerne kalder systemet TARF (translationel akustisk-RF-kommunikation).
TARF har et hvilket som helst antal potentielle anvendelser i den virkelige verden, siger Adib. Det kunne bruges til at finde nedfældede fly under vand ved at læse signaler fra ekkolodsindretninger i et flys sorte kasse. Det kunne give ubåde mulighed for at kommunikere med overfladen. Og det kunne gøre havforskning meget lettere ved at lade forskere distribuere undersøiske sensorer, der transmitterer data tilbage til luften i realtid. Lige nu skal alle data indsamlet under vand bringes til overfladen af enheden, før de kan undersøges.
”Det er meget vanskeligt at overvåge havet, hvorfor det meste af havet forbliver uudforsket, ” siger Adib. ”Ved hjælp af denne teknologi kunne du nu implementere sensorer og løbende overvåge og sende dataene til omverdenen. Du kan studere livet i havet og få adgang til en helt ny verden, der stadig er temmelig uden for vores rækkevidde i dag. ”
Lige nu er teknologien i lav opløsning, men Adib forestiller sig, at den en dag kunne bruges til streaming af video. Tænk på hajcams for at overvåge yngleområder eller levende feeds af de underlige livsformer i skyttegrave.
"Havoverfladen er en stor barriere for dataoverførsel og kommunikation, " siger Emmett Duffy, direktør for Smithsonian's Tennenbaum Marine Observatories Network. "Havforskere bruger masser af sensorer, som vi i øjeblikket er nødt til at besøge under vand for at downloade dataene. Hvis data kunne stråles gennem luften, som det kan være for sensorer på land, kan dette revolutionere flere områder af biologisk marin forskning."
Duffy siger, at undervands- og luftkommunikation kunne gøre det muligt at få sporingsdata fra store havdyr udstyret med tags uden at skulle genskabe dem igen, hvilket kan hjælpe forskere med at forstå migration og habitatmønstre. Det kan også bruges til automatisk at hente data fra undersøiske sensorer in situ, så forskere kan spore skadelige alger eller andre dyr, når de passerer. Det kan hjælpe dykkere med at udføre biologiske undersøgelser til at bruge online-værktøjer under vand.
Adib og hans kandidatstuderende, Francesco Tonolini, var medforfatter til en artikel om teknologien, som de præsenterede på en konference om datakommunikation i august.
Den oprindelige proof-of-concept-undersøgelse blev udført i MIT-swimmingpoolen på maksimale dybder på omkring 11 eller 12 fod. De næste trin for forskerne er at se, om TARF kan bruges i meget større dybder.
”Vi vil være i stand til at tage dette ud i naturen og operere på titusinder eller hundreder eller endda tusinder af meter, ” siger Adib.
Holdet eksperimenterer også med, hvor godt teknologien fungerer under forskellige forhold - høje bølger, storme, midt i virvlende skoler af fisk. De vil også se, om de kan få teknologien til at arbejde i den anden retning - luft til vand. Det ville gøre det muligt for forskere at kommunikere med undervandsapparater; for eksempel nulstilling af parametrene på en marinemonitor.
"Dette er en meget interessant demonstration, omend i begrænset omfang, af potentialet ved at bruge mikrobølgeradar som forbindelsen mellem en luftbåren enhed og et undervandsakustisk system, " siger Jeff Neasham, lektor ved University of Newcastle i Storbritannien, der har studeret akustik under vandet. ”Som forfatterne bemærkede, er der behov for yderligere arbejde for at undersøge skalerbarheden i systemet, for at se, om nyttige intervaller for både luft- og søkanal kan opnås med praktiske effektniveauer, og også for at forstå virkningerne af mere realistiske bølgeforhold på havoverfladen. ”
Hvis teknologien viser sig at være vellykket under forholdene i den virkelige verden, kan du forvente, at "smsning, mens du dykker", er den seneste dille under vand.
