توسط Sandy Evangelista ، Ecole Polytechnique Federale de Lausanne 22 سپتامبر 2020
شرکت EPFL spin-off Hydromea یک مودم نوری کوچک ساخته است که می تواند تا 6000 متر زیر سطح اقیانوس کار کند. این مودم به اندازه کافی حساس است که می تواند داده ها را با سرعتی بسیار زیاد از منابع در عمق بیش از 50 متر را جمع آوری کند.
هم اکنون اگر می خواهید از دستگاه متصل زیر آب استفاده کنید ، گزینه های زیادی ندارید. امواج رادیویی به خوبی کار نمی کنند – آنها به راحتی توسط آب جذب می شوند ، به این معنی که آنها نمی توانند فراتر از یک متر حرکت کنند. بسیاری از سنسورها فقط اتصال سیمی را ارائه می دهند ، اما غیر عملی هستند زیرا برای بازیابی اطلاعات آنها مجبورید دستگاه ها را از آب خارج کنید. اغلب از ارتباط صوتی استفاده می شود ، اما بسیار کند و غیر قابل اعتماد است. اینها موانع مهمی برای برقراری ارتباطات موءثر در مورد فعالیتهای ساخت و ساز ، بازرسی ، نظارت و تعمیر زیر آب است – مانند بخش انرژی دریایی. تحقیقات لیمونولوژی یکی دیگر از زمینه های تحت تأثیر این مشکل است.
با این حال ، مهندسان Hydromea به یک راه حل در این زمینه رسیده اند: استفاده از نور برای انتقال داده ها به زیر سطح اقیانوس یا دریاچه. آنها یک مودم زیر آب به نام LUMA تولید کرده اند که آتصال آن از طریق یک نور آبی چشمک زن برقرار می شود. مودم داده ها را به پالس های نوری که ارسال می کند تبدیل می کند یا برعکس ، پالس های نوری را که دریافت می کند به داده تبدیل می کند – همه در یک چشم به هم زدن. الكساندر باهر ، مدیر ارشد هیدروما می گوید: “مودم نوری ما به شما اتصال زیر آب بی سیم سریع در همان طول موج می دهد.
فلیکس شیل ،یکی از مدیران شرکت می گوید: “ما نور آبی را انتخاب کردیم زیرا حتی اگر آب به طور کلی برای امواج الکترومغناطیسی مات باشد ، یک نوار شفافیت کوچک برای نور آبی و سبز وجود دارد. این همان چیزی است که به ما امکان می دهد داده ها را در مسافت های طولانی ارسال و دریافت کند.” در حالی که آب به راحتی اکثر امواج و به ویژه امواج مادون قرمز را جذب می کند ، فقط نور آبی و سبز می تواند از آن عبور کند. امواج نور قرمز و زرد خورشید فقط در چند متری جذب می شوند.
سخت ترین قسمت در مورد توسعه LUMA اطمینان از این بود که می تواند داده ها را در فواصل کافی طولانی ارسال کند و تحت انواع شرایط به طور قابل اعتماد کار کند. شیل می گوید: “از آنجا كه نور معمولاً به سرعت در زیر آب پخش می شود ، یافتن راهی برای ارسال ارتباطات در فواصل 50 یا 100 متری امری دشوار بود.” “مدت زمان زیادی طول کشید تا ما یک گیرنده حساس را بسازیم تا بتواند پالس های ریز نور را حتی از دور هم بگیرد.”
عمق لوله کشی
LUMA برای کار در عمق تا 6000 متر طراحی شده است. دستگاه در یک پوشش پلاستیکی محصور است تا تحت فشارهای شدید آب خراب نشود. این سیستم قبلاً در اقیانوس آرام و در ارتفاع 4280 متری سطح دریا توسط دانشمندان موسسه تحقیقات قطبی و دریایی آلفرد وگنر در آلمان آزمایش شده است. این اولین موسسه تحقیقاتی است که باهر و شیل با آن شروع به کار کردند. بحر می گوید: ” پس از این شركتهایی كه در خارج از مرز فعالیت می كردند و به فن آوری ما برای نصب خطوط لوله در زیر آب یا ایجاد پایه برای مزارع بادی دریایی علاقه مند بودند ، با ما تماس گرفتند.”
باهر و شیل تحقیق در مورد سیستم های Wi-Fi زیر آب را هنگامی که هر دو دانشجو و در استرالیا بودند ، در سال 2004 آغاز کردند. آنها جزئیات طراحی خود را در طول سال ها پیدا کردند و آن را در طی کار خود پس از اخذ دکترا در EPFL نهایی کردند. امروز آنها هنوز با دانشگاه همکاری می کنند. به عنوان مثال ، آنها به توسعه سیستم های رباتیک و ارتباطی برای LéXPLORE ، یک بستر تحقیقاتی واقع در ساحل دریاچه ژنو ، Pully Vidy ، کمک می کنند.
در آنجا ، متخصصان لیمون شناسی از LUMA برای بررسی منظم داده های جمع آوری شده در زیر آب و اطمینان از عملکرد صحیح ابزار اندازه گیری استفاده می کنند ، زیرا سنسورها باید ماهها در زیر آب بمانند. یک مودم بر روی data logger نصب می شود که داده های علمی را از سنسورهای غوطه ور جمع می کند و مودم دیگر بر روی یک ربات زیر دریا نصب می شود که تا جایی که سنسورها قرار دارند فرو می رود و داده های سنسورها را به سرعت جمع می کند. باهر می گوید: “دانشمندان LéXPLORE در مورد نیازهای خاص خود به ما بازخورد می دهند و این به ما کمک می کند تا عملکرد مودم خود را بهتر کنیم.”
