PASS – system sonarowy działający nad powierzchnią wody

Od lat naukowcy starają się zaleźć skuteczną metodę na szybkie i dokładne badanie głębin z powierzchni. O ile na ziemi działa system radarowy i Lidar, o tyle pod powierzchnią wodą już tylko sonar.

 

Sonar stanowi obecnie najskuteczniejsze narzędzie do mapowania dna morskiego, co widać po coraz większej ilości zastosowań, zarówno militarnych, jak i użytkowych. Rosnąca ilość długich, średnich lub krótkich fal dźwiękowych emitowanych przez te urządzenia przyczynia się do wzrostu poziomu hałasu w oceanach, powodując nawet dezorientację zwierząt morskich używających fal akustycznych do nawigacji czy komunikacji.

 

Sygnał sonarowy wysłany w postaci fal dźwiękowych w powietrzu traci ponad 99,9% energii. Aby skutecznie badać głębiny z powierzchni, najlepszym rozwiązaniem byłoby zestawienie działań kilku systemów, tak by mogły się wzajemnie wspierać i współpracować, wykluczając problemy związane z przechodzeniem sygnału z powietrza do wody i z powrotem.

Zespół inżynierów z uniwersytetu  Stanforda uważa, że udało mu się opracować takie rozwiązanie. Zaprojektowany przez nich system pozwala na wysyłanie i odbieranie sygnałów sonarowych z urządzeń powietrznych bez zanurzenia w wodzie, a także na przenoszenie sygnału przez barierę w postaci wody.

„Jeśli możemy użyć światła w powietrzu, gdzie światło dobrze się rozchodzi, i dźwięku w wodzie, gdzie dźwięk dobrze się rozchodzi, możemy uzyskać to, co najlepsze z obu światów” – powiedział student Aidan Fitzpatrick, jeden z autorów badania opublikowanego przez IEEE Dostęp.

 

Zaprojektowane urządzenie o nazwie „Airborne Sonar System” (PASS) wystrzeliwuje w powierzchnię wody wiązkę lasera, która moduluje do odpowiedniej  częstotliwości fali.  Powstała energia jest pochłaniana, ale wytwarzane przy tym w wodzie fale akustyczne, mogą działać niczym konwencjonalny sonar, odbijając się od podwodnych obiektów, przed powrotem na powierzchnię.

Powrót sygnału nad powierzchnie wody pozbawia fale dźwiękowe prawie całej energii, ale ten jednokierunkowy sygnał nadal jest wystarczająco mocny, aby można go było „usłyszeć” przez przetworniki urządzenia znajdujące się w powietrzu.

 

Po uchwyceniu sygnał jest analizowany przez oprogramowanie w celu stworzenia trójwymiarowego obrazu zanurzonego obiektu. Oprogramowanie jest w stanie skorygować załamanie fal dźwiękowych wychodzących z wody na powierzchnie.

 

 

 

Prototyp PASS został przetestowany jak dotąd na małą skalę, ale z pozytywnym skutkiem. Urządzenie umieszczono nieruchomo nad plastikową wanną wypełnioną wodą, aby uzyskać trójwymiarowy obraz metalowego elementu w kształcie litery S, zanurzonego na dnie.

 

 

Zdaniem naukowców, następnym wyzwaniem podczas testów będą otwarte wody. Dotychczasowe badania nad PASS były wspierane przez Biuro Badań Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych i ARPA-E, zatem jest duża szansa, że nie zasoby finansowe będą największym wyzwaniem w pracach zespołu badawczego.

 

źródło: ieeexplore, uniwersytet  Stanforda