MIT-Forscher haben ein revolutionäres System entwickelt, das Unterwasserkommunikation über große Entfernungen bei extrem geringem Stromverbrauch ermöglicht. Diese Technologie könnte erhebliche Auswirkungen auf Bereiche wie Aquakultur, Hurrikanvorhersage und Modellierung des Klimawandels haben.
Ein technologischer Durchbruch
Die Unterwasserwelt mit ihren geheimnisvollen Tiefen und riesigen unerforschten Räumen stellt seit jeher besondere Herausforderungen an die Kommunikation. Ein Forscherteam aus MIT hat kürzlich einen bedeutenden Schritt nach vorne gemacht und ein System vorgestellt, das die Art und Weise, wie Unterwassergeräte kommunizieren, revolutionieren könnte.
Das Herzstück dieser Innovation (worüber Sie hier mehr erfahren können) gehört zu einer Gruppe spezieller piezoelektrischer Wandler. Diese speziellen Materialien erzeugen ein elektrisches Signal, wenn eine mechanische Kraft, beispielsweise Schallwellen, ausgeübt wird. Wenn diese Wellen auf die „Knoten“ dieses Netzwerks treffen, vibrieren sie und wandeln mechanische Energie in elektrische Ladung um. Diese Ladung wird dann verwendet, um einen Teil der akustischen Energie zurück zur Quelle zu reflektieren und dabei Daten zu übertragen, die ein Empfänger basierend auf der Reflexionssequenz dekodiert.
Soll ich es einfacher ausdrücken? Die Innovation basiert auf einer Gruppe von Geräten, die folgendermaßen funktionieren: Wenn Schallwellen auf sie treffen, wandeln sie die Schwingungen in elektrische Energie um. Die Energie wird dann zum Senden von Daten verwendet, die ein Empfänger lesen kann.
Die Herausforderungen der Unterwasserkommunikation meistern
Eines der Haupthindernisse bei der Unterwasserkommunikation ist die Signalstreuung. Da sich das reflektierte Signal in alle Richtungen ausbreitet, erreicht nur ein kleiner Teil tatsächlich die Quelle. Dadurch verringert sich die Signalstärke und die Reichweite der Kommunikation wird eingeschränkt.
Um diese Herausforderung zu meistern, wählte das MIT-Team einen genialen Ansatz und nutzte ein 70 Jahre altes Funkgerät namens Van Attas Gastgeber. Dieses Array reflektiert die Energie genau in die Richtung, aus der sie kommt, und verbessert so die Kommunikationseffizienz erheblich.
Von der Theorie zur Praxis
Das Team führte mehr als 1.500 Experimente im Charles River in Cambridge, Massachusetts, und im Atlantischen Ozean vor Falmouth, Massachusetts, durch. Die Ergebnisse? Sie waren beeindruckend. Das Gerät hat Unterwasser-Kommunikationsreichweiten von 300 Metern erreicht. 15-mal höher als die zuvor nachgewiesenen. Und das ist erst der Anfang. Die Experimente wurden lediglich durch die Länge der den Forschern zur Verfügung stehenden Pfeiler unterbrochen.
Zusammenfassend legt das MIT-Team den Grundstein für eine Zukunft, in der Unterwassergeräte über große Entfernungen bei minimalem Stromverbrauch miteinander kommunizieren können. Und dies hat enorme Auswirkungen auf Sektoren wie Aquakultur, Hurrikanvorhersage und Modellierung des Klimawandels.
