मॅग्नेटोइलेक्ट्रिक अँटेना पाण्याखालील रोबोट्सना जोडलेले ठेवण्याचा प्रयत्न करतो

पाण्याखालील रोबोट्ससमोर संप्रेषणाची समस्या आहे

स्वायत्त पाण्याखालील वाहने लोक सहज पोहोचू शकत नाहीत अशा ठिकाणांचे नकाशे तयार करू शकतात, तपासणी करू शकतात, आणि शोध घेऊ शकतात, पण त्यांच्यासमोर अजूनही एक हट्टी तांत्रिक मर्यादा आहे: एकदा ती बुडाली की विश्वासार्ह संप्रेषण कठीण होते. विशेषतः खाऱ्या पाण्यात रेडिओ लहरी झपाट्याने क्षीण होतात. ध्वनिक दुवे अधिक अंतरावर काम करतात, पण ते विकृती, प्रतिध्वनी, आणि आवाज निर्माण करतात. प्रकाशीय प्रणाली डेटा वेगाने पाठवू शकतात, पण त्यांना थेट दृष्यरेषा लागते आणि गढूळ परिस्थितीत त्यांची कार्यक्षमता कमी होते.

या संयोजनामुळे अनेक पाण्याखालील रोबोट्सना मर्यादित प्रत्यक्ष-वेळ संपर्कात काम करावे लागते. अनेक प्रसंगी ते फक्त थोडेसे स्थिती संदेश देवाणघेवाण करू शकतात किंवा अर्थपूर्ण डेटा पाठवण्यासाठी पृष्ठभागावर यावे लागते. फ्लोरिडा विद्यापीठातील संशोधकांनी विकसित केलेली आणि New Atlas ने वर्णन केलेली BlueME नावाची नवीन प्रणाली ही मर्यादा बदलण्यासाठी तयार करण्यात आली आहे.

एक वेगळा भौतिक दृष्टिकोन

BlueME पारंपरिक पाण्याखालील वायरलेस पद्धतींऐवजी मॅग्नेटोइलेक्ट्रिक अँटेना केंद्रस्थानी ठेवते. स्रोत मजकुरानुसार, ही प्रणाली स्वायत्त पाण्याखालील वाहनांना सुमारे 10 वॅट्स वीज वापरत 730 मीटरपर्यंत डेटा देवाणघेवाण करू देते. हे आकडे व्यापक वापरातही टिकले, तर तो एक उल्लेखनीय तडजोडीचा नमुना ठरेल: कमी ऊर्जेत अर्थपूर्ण अंतर, पृष्ठभागावर परत येण्यावर किंवा गोंगाटयुक्त ध्वनिक चॅनेल्सवर अवलंबून न राहता.

ही कल्पना एका आंतरशाखीय जाणिवेतून आली. प्रकल्पाचे सह-नेते Adam Khalifa यांनी यापूर्वी सूक्ष्म वायरलेस इम्प्लांट्सवर काम केले होते आणि मानवी शरीरातील काही भौतिक आव्हाने पाण्याखालील आव्हानांसारखीच असल्याचे त्यांनी ओळखले. शरीराचा मोठा भाग हलक्या खारट पाण्याने बनलेला असतो, त्यामुळे त्या माध्यमातून प्रसारणासाठी विकसित केलेल्या उपायांचे समुद्री संप्रेषणातही समांतर उपयोग असू शकतात.

अँटेना कसा काम करतो

स्रोत BlueME च्या मुख्य घटकाचे वर्णन अशा अँटेना म्हणून करतो जो सलग दोन भौतिक परिणामांना एकत्र जोडतो. एक चुंबकीय क्षेत्र Metglas पासून बनवलेल्या मॅग्नेटोस्ट्रिक्टिव्ह थरात विकृती निर्माण करते. त्यानंतर ती यांत्रिक विकृती शेजारच्या PZT म्हणून ओळखल्या गेलेल्या पायझोइलेक्ट्रिक थरात व्होल्टेज निर्माण करते. ही रचना चुंबकीय आणि विद्युत वर्तन यांच्यात एका कॉम्पॅक्ट पॅकेजमध्ये रूपांतरण घडवण्यासाठी आखलेली आहे.

याला रंजक बनवणारी गोष्ट केवळ पदार्थविज्ञान नाही, तर त्याचा उपयोगही आहे. पारंपरिक रेडिओ प्रणाली समुद्राचे पाणी विद्युतचुंबकीय सिग्नल्स मोठ्या प्रमाणात क्षीण करते म्हणून अडचणीत येतात. BlueME ची मॅग्नेटोइलेक्ट्रिक रचना एक वेगळे कार्यरत क्षेत्र वापरण्याचा प्रयत्न करते, ज्यामुळे बुडालेल्या यंत्रां आणि पृष्ठभागावरील ऑपरेटरांमध्ये अधिक मजबूत संप्रेषणाचा मार्ग खुला होतो.

स्वायत्ततेसाठी हे का महत्त्वाचे ठरू शकते

संप्रेषण मर्यादा हेच एक प्रमुख कारण आहे की पाण्याखालील रोबोटिक्स हे हवाई किंवा स्थलीय स्वायत्ततेच्या तुलनेत अधिक मर्यादित राहते. आकाशात उडणारा ड्रोन उच्च-बँडविड्थ दुवा राखू शकतो. समुद्राखालील रोबोट बहुतेकदा तसे करू शकत नाही. त्यामुळे मोहिमेचे नियोजन अधिक सावध होते, निर्णय चक्रे उशिराने जातात, आणि वेळोवेळी पृष्ठभागावर येणे आवश्यक होते, ज्यामुळे कामकाजात व्यत्यय येऊ शकतो किंवा वाहने उघडी पडू शकतात.

जर पाण्याखालील रोबोट्स शेकडो मीटरपर्यंत विश्वासार्हपणे डेटा देवाणघेवाण करू शकले, तर यापैकी काही मर्यादा सैल होऊ लागतील. वाहने एकमेकांशी अधिक परिणामकारकरीत्या समन्वय करू शकतील, पृष्ठभागावर न येताच अद्यतने पाठवू शकतील, आणि ऑपरेटरांना मोहिमेच्या प्रगतीचे अधिक स्थिर चित्र देतील. हे वैज्ञानिक सर्वेक्षण, पायाभूत सुविधा तपासणी, पर्यावरण निरीक्षण, आणि सातत्य महत्त्वाचे असलेल्या इतर समुद्री कामकाजांसाठी उपयुक्त ठरेल.

विद्यमान पद्धतींसोबतची तडजोड

प्रत्येक प्रस्थापित पाण्याखालील संप्रेषण पद्धतीबरोबर एक तडजोड असते. ध्वनिक दुवे अधिक दूर जातात, पण त्यांना डॉप्लर विकृती, बहुपथीय हस्तक्षेप, आणि पर्यावरणीय आवाजांचा त्रास होऊ शकतो. प्रकाशीय दुवे जलद असतात, पण प्रत्यक्ष परिस्थितीत नाजूक असतात. रेडिओ दुवे साधारणपणे व्यापक समस्या सोडवण्यासाठी खूपच कमी पल्ल्याचे असतात. BlueME ला अधिक उपयोगी मध्यम मार्गाकडे नेणारा उपाय म्हणून मांडले जात आहे.

याचा अर्थ असा नाही की ते इतर प्रत्येक प्रणालीची जागा घेईल. प्रत्यक्षात, पाण्याखालील संप्रेषण बहु-माध्यमीयच राहण्याची शक्यता आहे, ज्यात वेगवेगळ्या अंतरांसाठी, बँडविड्थच्या गरजांसाठी, आणि वातावरणांसाठी वेगवेगळी साधने वापरली जातील. पण अहवालित पल्ल्यासह कमी-ऊर्जेचा दुवा त्या साखळीत एक महत्त्वाचा थर ठरू शकतो.

आतापर्यंत आपण काय जाणतो

New Atlas नुसार, हे काम IEEE Journal of Oceanic Engineering मध्ये स्वीकारले गेले आहे आणि फ्लोरिडामधील Lake Wauburg येथील खुले पाणी चाचण्यांचा उल्लेख आहे. त्यामुळे हे प्रकल्प केवळ संकल्पनात्मक प्रात्यक्षिकापेक्षा अधिक वजनदार ठरते, जरी ते अजून त्या टप्प्यावर आहे जिथे व्यापक कार्यपरिस्थितींमध्ये कार्यक्षमता महत्त्वाची ठरेल.

स्रोतामधील सर्वात महत्त्वाचे प्रकाशित आकडे म्हणजे नोंदवलेली 730 मीटरची रेंज आणि सुमारे 10 वॅट्स वीज खपत. समुद्री प्रणालींमध्ये सहनशक्ती, पेलोड, आणि संप्रेषणाच्या गरजा सतत तोलून धराव्या लागतात म्हणून हे आकडे आकर्षक आहेत. अधिक कार्यक्षम दुवा मोहिमेच्या रचनेवर पुढील परिणाम करू शकतो.

अभियांत्रिकीतील एक व्यापक नमुना

BlueME उभरत्या तंत्रज्ञानातील मोठ्या प्रवृत्तीचाही दाखला देतो: उपयोगी प्रगती अनेकदा प्रत्येक घटक शून्यातून शोधण्यापेक्षा वेगवेगळ्या क्षेत्रांतील कल्पनांचे रूपांतर करून येते. या प्रकरणात, इम्प्लांट कम्युनिकेशनमधून आलेल्या संकल्पनांनी समुद्री रोबोटिक्सचे एक साधन प्रेरित केले.

अशा प्रकारचे हस्तांतरण बहुतेकदा नवोपक्रम प्रत्यक्षात येण्याचे ठिकाण असते. कठीण भाग नेहमीच नवा भौतिक परिणाम शोधणे नसतो. एका माध्यमातील जुना उपाय दुसऱ्या माध्यमातील दीर्घकालीन समस्येचे उत्तर ठरू शकतो हे ओळखणे हेच खरे आव्हान असते.

पुढची चाचणी

BlueME चे आश्वासन सोपे आहे. पाण्याखालील रोबोट्सना संपर्कात राहण्यासाठी चांगल्या पद्धतींची गरज आहे, आणि विद्यमान प्रणाली कठीण तडजोडी लादतात. दीर्घ बुडलेल्या अंतरांवरही मोजक्या ऊर्जेत उपयुक्त संप्रेषण राखू शकणारा मॅग्नेटोइलेक्ट्रिक अँटेना या वाहनांच्या क्षमतेत अर्थपूर्ण वाढ करू शकतो.

उरलेला प्रश्न असा आहे की प्रयोगशाळेतील आणि चाचणीतील निष्कर्ष विविध वास्तविक-जगातील वातावरणातही तितकेच लागू होतात का. तसे झाले, तर पाण्याखालील स्वायत्तता कमी एकाकी आणि खूपच सक्षम होऊ शकते.

हा लेख New Atlas च्या वार्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.