मैग्नेटोइलेक्ट्रिक एंटीना का लक्ष्य पानी के नीचे चलने वाले रोबोटों को जुड़े रखना है

पानी के नीचे के रोबोटों को संचार की समस्या है

स्वायत्त पानी के नीचे चलने वाले वाहन ऐसे स्थानों का मानचित्रण, निरीक्षण और अन्वेषण कर सकते हैं, जहां लोग आसानी से नहीं पहुंच सकते, लेकिन उन्हें अब भी एक जिद्दी तकनीकी सीमा का सामना करना पड़ता है: जैसे ही वे पानी में डूबते हैं, भरोसेमंद संचार कठिन हो जाता है। रेडियो तरंगें पानी के भीतर तेजी से क्षीण हो जाती हैं, खासकर खारे पानी में। ध्वनिक लिंक अधिक दूरी तक काम करते हैं, लेकिन वे विकृति, प्रतिध्वनि और शोर पैदा करते हैं। ऑप्टिकल प्रणालियां डेटा को तेजी से भेज सकती हैं, लेकिन उन्हें सीधी दृश्य-रेखा चाहिए और गंदले पानी में उनका प्रदर्शन घट जाता है।

इस संयोजन के कारण कई पानी के नीचे के रोबोट सीमित रीयल-टाइम संपर्क के साथ काम करते हैं। कई मामलों में, वे केवल विरल स्थिति संकेतों का आदान-प्रदान कर सकते हैं या महत्वपूर्ण डेटा भेजने के लिए सतह पर आना पड़ता है। फ्लोरिडा विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा विकसित और न्यू एटलस में वर्णित एक नया सिस्टम BlueME इस सीमा को बदलने के लिए बनाया गया है।

एक अलग भौतिक दृष्टिकोण

BlueME पारंपरिक पानी के नीचे की वायरलेस विधियों के बजाय एक मैग्नेटोइलेक्ट्रिक एंटीना पर केंद्रित है। स्रोत पाठ के अनुसार, यह सिस्टम स्वायत्त पानी के नीचे चलने वाले वाहनों को 730 मीटर तक की दूरी पर लगभग 10 वाट शक्ति खपत के साथ डेटा का आदान-प्रदान करने देता है। यदि व्यापक उपयोग में ये आंकड़े सही साबित होते हैं, तो यह एक उल्लेखनीय संतुलन होगा: सतह पर लौटने या शोरयुक्त ध्वनिक चैनलों पर निर्भर हुए बिना कम शक्ति पर महत्वपूर्ण दूरी।

यह विचार एक बहु-विषयी अंतर्दृष्टि से सामने आया। परियोजना के सह-नेता Adam Khalifa ने पहले सूक्ष्म वायरलेस इम्प्लांट्स पर काम किया था और उन्होंने पहचाना कि मानव शरीर के भीतर कुछ भौतिक चुनौतियां पानी के भीतर पाई जाने वाली चुनौतियों जैसी हैं। शरीर का बड़ा हिस्सा हल्के नमकीन पानी से बना होता है, जिसका मतलब है कि उस माध्यम से प्रसारण के लिए विकसित समाधान समुद्री संचार में भी समान रूप ले सकते हैं।

एंटीना कैसे काम करता है

स्रोत BlueME के मुख्य घटक को ऐसे एंटीना के रूप में वर्णित करता है जो दो भौतिक प्रभावों को क्रम से जोड़ता है। एक चुंबकीय क्षेत्र Metglas से बनी एक मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव परत को विकृत करता है। वह यांत्रिक विकृति फिर उसके पास की एक पीज़ोइलेक्ट्रिक परत, जिसे PZT के रूप में पहचाना गया है, में वोल्टेज उत्पन्न करती है। यह व्यवस्था चुंबकीय और विद्युत व्यवहार के बीच एक कॉम्पैक्ट पैकेज में रूपांतरण के लिए बनाई गई है।

इसे रोचक बनाने वाली बात केवल सामग्री-विज्ञान नहीं, बल्कि इसका उपयोग है। पारंपरिक रेडियो प्रणालियां संघर्ष करती हैं क्योंकि समुद्री जल विद्युतचुंबकीय संकेतों को भारी मात्रा में क्षीण कर देता है। BlueME का मैग्नेटोइलेक्ट्रिक डिज़ाइन एक अलग परिचालन क्षेत्र का लाभ उठाने का लक्ष्य रखता है, जिससे डूबे हुए मशीनों और सतह पर मौजूद ऑपरेटरों के बीच अधिक मजबूत संचार का रास्ता खुलता है।

यह स्वायत्तता के लिए क्यों महत्वपूर्ण हो सकता है

संचार सीमाएं उन प्रमुख कारणों में से एक हैं जिनकी वजह से पानी के नीचे की रोबोटिक्स, हवाई या स्थलीय स्वायत्तता की तुलना में अधिक सीमित बनी हुई है। आकाश में एक ड्रोन उच्च-बैंडविड्थ लिंक बनाए रख सकता है। महासागर के नीचे एक रोबोट अक्सर ऐसा नहीं कर सकता। इससे मिशन योजना अधिक सतर्क हो जाती है, निर्णय चक्र विलंबित होते हैं, और समय-समय पर सतह पर आना पड़ता है, जो संचालन को बाधित कर सकता है या वाहनों को उजागर कर सकता है।

यदि पानी के नीचे के रोबोट सैकड़ों मीटर तक विश्वसनीय रूप से डेटा का आदान-प्रदान कर सकें, तो इन सीमाओं में से कुछ ढीली पड़ने लगेंगी। वाहन एक-दूसरे के साथ अधिक प्रभावी ढंग से समन्वय कर सकेंगे, सतह पर आए बिना अपडेट भेज सकेंगे, और ऑपरेटरों को मिशन की प्रगति की अधिक स्थिर तस्वीर दे सकेंगे। यह वैज्ञानिक सर्वेक्षण, अवसंरचना निरीक्षण, पर्यावरण निगरानी, और अन्य समुद्री कार्यों के लिए प्रासंगिक होगा, जहां निरंतरता महत्वपूर्ण होती है।

मौजूदा तरीकों के साथ समझौते

पानी के नीचे संचार की हर स्थापित विधि के साथ एक समझौता जुड़ा होता है। ध्वनिक लिंक अधिक दूरी तय करते हैं, लेकिन उनमें डॉप्लर विकृति, बहु-पथ हस्तक्षेप, और पर्यावरणीय शोर हो सकता है। ऑप्टिकल लिंक तेज होते हैं, लेकिन वास्तविक दुनिया की परिस्थितियों में कमजोर पड़ जाते हैं। रेडियो लिंक आमतौर पर व्यापक समस्या को हल करने के लिए बहुत कम दूरी के होते हैं। BlueME को एक अधिक व्यावहारिक मध्य मार्ग में जाने के तरीके के रूप में प्रस्तुत किया जा रहा है।

इसका मतलब यह नहीं कि यह हर दूसरी प्रणाली की जगह ले लेगा। व्यवहार में, पानी के नीचे संचार संभवतः बहु-माध्यमीय ही रहेगा, जहां अलग-अलग रेंज, बैंडविड्थ आवश्यकताओं और वातावरणों के लिए अलग-अलग उपकरण उपयोग किए जाएंगे। लेकिन रिपोर्ट की गई दूरी वाला कम-शक्ति लिंक उस ढांचे में एक महत्वपूर्ण परत बन सकता है।

अब तक क्या पता है

न्यू एटलस का कहना है कि यह काम IEEE Journal of Oceanic Engineering में स्वीकार किया गया है और फ्लोरिडा के Lake Wauburg में खुले पानी के परीक्षणों का उल्लेख करता है। यह परियोजना को केवल सैद्धांतिक प्रदर्शन से अधिक महत्व देता है, हालांकि यह अभी भी उस चरण में है जहां व्यापक परिचालन परिस्थितियों में प्रदर्शन महत्वपूर्ण होगा।

स्रोत में प्रकाशित सबसे महत्वपूर्ण संख्याएं 730 मीटर की बताई गई दूरी और लगभग 10-वाट ऊर्जा खपत हैं। ये आंकड़े इसलिए प्रभावशाली हैं क्योंकि समुद्री प्रणालियों में लगातार स्थायित्व, पेलोड और संचार आवश्यकताओं के बीच संतुलन बनाना पड़ता है। अधिक दक्ष लिंक मिशन डिजाइन पर आगे चलकर प्रभाव डाल सकता है।

इंजीनियरिंग में एक व्यापक पैटर्न

BlueME एक बड़े पैटर्न को भी दर्शाता है जो उभरती प्रौद्योगिकी में दिखता है: उपयोगी सफलताएं अक्सर हर घटक को शुरुआत से बनाने के बजाय, विभिन्न क्षेत्रों से विचारों को अपनाने से आती हैं। इस मामले में, इम्प्लांट संचार से आकार पाए विचारों ने समुद्री रोबोटिक्स उपकरण को प्रेरित किया।

ऐसा अंतरण अक्सर वही जगह होता है जहां नवाचार व्यावहारिक बनता है। सबसे कठिन हिस्सा हमेशा कोई नया भौतिक प्रभाव खोजना नहीं होता। कभी-कभी असली चुनौती यह पहचानना होती है कि एक माध्यम में पुराना समाधान दूसरे में किसी लंबे समय से चली आ रही समस्या का उत्तर हो सकता है।

अगला परीक्षण

BlueME का वादा सीधा है। पानी के नीचे के रोबोटों को संपर्क में बने रहने के बेहतर तरीकों की आवश्यकता है, और मौजूदा प्रणालियां कठिन समझौते थोपती हैं। एक ऐसा मैग्नेटोइलेक्ट्रिक एंटीना जो मध्यम शक्ति के साथ लंबी डूबी हुई दूरियों पर उपयोगी संचार बनाए रख सके, इन वाहनों की क्षमताओं को सार्थक रूप से बढ़ा सकता है।

बाकी सवाल यह है कि क्या प्रयोगशाला और परीक्षण के परिणाम अलग-अलग वास्तविक वातावरणों में भी विस्तार से लागू होते हैं। यदि ऐसा होता है, तो पानी के नीचे की स्वायत्तता कम अलग-थलग और कहीं अधिक सक्षम हो सकती है।

यह लेख न्यू एटलस की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.