Funkwellen breiten sich schlecht durch Wasser aus, was es für Taucher oder U-Boote sehr schwierig macht, Informationen drahtlos an die Oberfläche zu übertragen.
Wissenschaftler versuchen dies zu ändern, indem sie Aqua-Fi entwickeln, eine Unterwasserversion von Wi-Fi.
Vor zwei Jahren, im Jahr 2018, verwendeten Forscher der King Abdullah Universität für Wissenschaft und Technologie (KAUST) in Saudi-Arabien Laser zur Übertragung von HD-Videos durch das Wasser. Ihr neues experimentelles System, bekannt als Aqua-Fi, basiert auf dieser Technologie.
Drahtlos und unter Wasser
Stellen wir uns ein Nutzungsszenario von Aqua-Fi vor. Ein Benutzer (zum Beispiel ein Taucher) sendet Daten (Messungen, Fotos oder Videos) mit einem Smartphone in einen wasserdichten Behälter geben.
Diese Daten werden zunächst in Form von Funkwellen übertragen, die bis auf wenige Meter an ein kleines Gerät heranreichen, das an den Luftbehältern des Tauchers angebracht ist.
Ein Mikrocomputer in diesem Gerät wandelt die Daten dann in eine Reihe ultraschneller Lichtimpulse um. Jeder Impuls repräsentiert eine 1 oder eine 0 im Binärcode.
Laser oder LED?
Diese Impulse werden dann mit einem integrierten 520-Nanometer-Laser oder einer Reihe grüner LEDs an die Oberfläche gesendet. LEDs können Daten mit relativ wenig Energie über relativ kurze Entfernungen senden, während der Laser sie weiter senden kann, aber mehr Energie verbraucht.
Bei Erreichen der Oberfläche werden die Lichtimpulse von einem Fotodetektor unter dem Kiel eines Schiffes empfangen und schließlich von einem angeschlossenen Computer wieder in Originalfotos oder -videos umgewandelt. Von dort können die Dateien per Satellit ins Internet hochgeladen werden.
Klingt sehr kompliziert, oder? In Wirklichkeit erfolgt die Operation sehr schnell.
Bisher wurde das Aqua-Fi-System zum Hoch- und Herunterladen von Multimediadateien zwischen zwei Computern verwendet, die sich im ruhigen Wasser einige Meter voneinander entfernt befanden. Bevor es in den realen Einsatz kommen kann, muss es an Herausforderungen wie den Lichtstreueffekt von sich schnell bewegendem Wasser angepasst werden. Zu diesem Zweck kann ein sphärischer Empfänger nützlich sein, der Lichtimpulse aus allen Richtungen erfassen kann.
„Wir haben eine relativ kostengünstige und flexible Möglichkeit geschaffen, Unterwasserumgebungen mit dem Internet zu verbinden“, sagt er Basem Shihada, Forscher an der Spitze des Projekts.
„Hoffentlich wird Aqua-Fi eines Tages unter Wasser so weit verbreitet sein wie Wi-Fi an der Oberfläche.“
Die Forschung wird in einem im IEEE Communications Magazine veröffentlichten Artikel beschrieben und könnte Rettungsaktionen oder ozeanografische Missionen und im Allgemeinen alle Unterwasseraktivitäten erheblich verbessern.
