காந்தமின்-மின்மையான ஆன்டெனா நீருக்கடியில் இயங்கும் ரோபோக்களை இணைந்திருக்கச் செய்வதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது

நீருக்கடியில் இயங்கும் ரோபோக்களுக்கு தொடர்பு பிரச்சினை உள்ளது

தன்னாட்சி நீருக்கடிப் வாகனங்கள் மனிதர்கள் எளிதில் சென்றடைய முடியாத இடங்களை வரைபடமாக்கவும், ஆய்வு செய்யவும், ஆராயவும் முடியும், ஆனால் அவை இன்னும் ஒரு பிடிவாதமான தொழில்நுட்ப வரம்பை எதிர்கொள்கின்றன: அவை நீரில் மூழ்கியவுடன், நம்பகமான தொடர்பு கடினமாகிறது. குறிப்பாக உவர்நீரில், வானொலி அலைகள் விரைவாக தளர்கின்றன. ஒலி சார்ந்த இணைப்புகள் அதிக தூரம் செயல்படுகின்றன, ஆனால் அவை சிதைவு, எதிரொலி மற்றும் இரைச்சலை ஏற்படுத்துகின்றன. ஒளி சார்ந்த அமைப்புகள் தரவை வேகமாக அனுப்ப முடியும், ஆனால் அவை நேரடி பார்வைத் தொடர்பை தேவைப்படுத்துகின்றன; மேலும் கலங்கிய நீரில் அவற்றின் செயல்திறன் குறைகிறது.

இந்த சேர்க்கை பல நீருக்கடிப் ரோபோக்களை குறைந்த நேரடி-நேர தொடர்புடன் இயங்க வைக்கிறது. பல சந்தர்ப்பங்களில், அவை சில நிலை குறிகாட்டிகளை மட்டுமே பரிமாறிக்கொள்ள முடியும் அல்லது முக்கியமான தரவை அனுப்ப மேற்பரப்பிற்கு வர வேண்டியுள்ளது. புளோரிடா பல்கலைக்கழகத்தின் ஆய்வாளர்கள் உருவாக்கி, New Atlas விவரித்துள்ள BlueME எனப்படும் புதிய அமைப்பு இந்த கட்டுப்பாட்டை மாற்றும் நோக்கத்துடன் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.

மாறுபட்ட இயற்பியல் அணுகுமுறை

BlueME பாரம்பரிய நீருக்கடிப் வயர்லெஸ் முறைகளுக்கு பதிலாக ஒரு காந்தமின்-மின்மையான ஆன்டெனாவை மையமாகக் கொண்டுள்ளது. மூல உரையின் படி, இந்த அமைப்பு தன்னாட்சி நீருக்கடிப் வாகனங்கள் சுமார் 10 வாட் மின்சக்தியை மட்டுமே பயன்படுத்தி 730 மீட்டர் வரை தரவைப் பரிமாறிக்கொள்ள அனுமதிக்கிறது. இந்த அளவுகள் பரந்த பயன்பாட்டிலும் நிலைத்தால், அது ஒரு குறிப்பிடத்தக்க சமநிலையாக இருக்கும்: குறைந்த சக்தியில் அர்த்தமுள்ள தூரம், மேற்பரப்பிற்கு மீண்டும் எழும் தேவையோ அல்லது இரைச்சல் நிறைந்த ஒலி வழித்தடங்களையோ சாராமல்.

இந்த யோசனை துறைகள் கடந்த ஒரு உள்ளுணர்விலிருந்து உருவானது. திட்டத்தின் இணைத் தலைவர் Adam Khalifa முன்பு சிறிய வயர்லெஸ் இம்ப்ளாண்ட்கள் குறித்து பணியாற்றியிருந்தார்; மனித உடலுக்குள் உள்ள சில இயற்பியல் சவால்கள் நீருக்கடியில் உள்ள சவால்களைப் போலவே இருப்பதை அவர் கவனித்தார். உடல் பெரும்பாலும் குறைந்த உப்புச் சேர்க்கை கொண்ட நீரால் ஆனது, எனவே அந்த ஊடகத்தின் வழியாக பரிமாற்றம் செய்ய உருவாக்கப்பட்ட தீர்வுகள் கடல் தொடர்பிலும் ஒத்த பயன்பாடுகளைத் தரக்கூடும்.

ஆன்டெனா எப்படி செயல்படுகிறது

BlueME இன் மைய கூறு, தொடர்ச்சியாக இரண்டு இயற்பியல் விளைவுகளை இணைக்கும் ஒரு ஆன்டெனாவாக மூலத்தில் விவரிக்கப்படுகிறது. ஒரு காந்தப் புலம் Metglas மூலம் செய்யப்பட்ட ஒரு காந்தவிசை-மாற்று அடுக்கை வடிவமாற்றுகிறது. பின்னர் அந்த இயந்திர வடிவமாற்றம் அடுத்துள்ள PZT என அடையாளப்படுத்தப்பட்ட பையசோஎலெக்ட்ரிக் அடுக்கில் மின்னழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது. இந்த அமைப்பு காந்த மற்றும் மின்சார நடத்தையை ஒரு சிறிய தொகுப்பில் மாற்றி அமைக்க வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.

இதனை சுவாரசியமாக 만드는து பொருள் அறிவியல் மட்டும் அல்ல, அதன் பயன்பாடும் கூட. பாரம்பரிய வானொலி அமைப்புகள் கடல்நீர் மின்னகாந்தச் சிக்னல்களை கடுமையாக தளர்த்துவதால் சிரமப்படுகின்றன. BlueME இன் காந்தமின்-மின்மையான வடிவமைப்பு வேறுபட்ட செயல்பாட்டு நிலையைப் பயன்படுத்தி, மூழ்கிய இயந்திரங்கள் மற்றும் மேற்பரப்பு இயக்குநர்கள் இடையே அதிக உறுதியான தொடர்பிற்கான பாதையைத் திறக்க நோக்குகிறது.

தன்னாட்சிக்கு இது ஏன் முக்கியமாக இருக்கலாம்

தொடர்பு வரம்புகள், வானில் அல்லது நிலத்தில் இயங்கும் தன்னாட்சியை ஒப்பிடும்போது நீருக்கடிப் ரோபோட்டிக்ஸ் ஏன் அதிக கட்டுப்பாடுகளுடன் உள்ளது என்பதற்கான முக்கிய காரணிகளில் ஒன்று. வானில் பறக்கும் ஒரு ட்ரோன் அதிக அகலவலை கொண்ட இணைப்பைத் தக்கவைக்க முடியும். கடலின் கீழ் இயங்கும் ஒரு ரோபோடு பெரும்பாலும் அதைக் செய்ய முடியாது. இதனால் பணித் திட்டமிடல் மிகவும் பாதுகாப்பானதாக மாறுகிறது, முடிவு சுழற்சிகள் தாமதமாகின்றன, மேலும் அவ்வப்போது மேற்பரப்பிற்கு வர வேண்டிய நிலை ஏற்படுகிறது; இது செயல்பாடுகளைத் தடை செய்யவோ அல்லது வாகனங்களை வெளிப்படுத்தவோ செய்யலாம்.

நீருக்கடிப் ரோபோக்கள் நூற்றுக்கணக்கான மீட்டர்கள் தூரம் வரை நம்பகமாக தரவைப் பரிமாறிக்கொள்ள முடிந்தால், இக்கட்டுப்பாடுகளில் சில தளரத் தொடங்கும். வாகனங்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று சிறப்பாக ஒருங்கிணையலாம், மேற்பரப்பிற்கு வராமல் புதுப்பிப்புகளை அனுப்பலாம், மேலும் பணியின் முன்னேற்றம் குறித்து இயக்குநர்களுக்கு மேலும் நிலையான பார்வையை வழங்கலாம். இது அறிவியல் கணக்கெடுப்பு, உட்கட்டமைப்பு ஆய்வு, சுற்றுச்சூழல் கண்காணிப்பு மற்றும் தொடர்ச்சி முக்கியமான பிற கடல்சார் செயல்பாடுகளுக்கு பொருத்தமாக இருக்கும்.

இருப்புள்ள முறைகளின் பரிமாற்றங்கள்

நீருக்கடிப் தொடர்பின் ஒவ்வொரு நிலையான முறையும் ஒரு சமரசத்துடன் வருகிறது. ஒலி இணைப்புகள் அதிக தூரம் செல்கின்றன, ஆனால் டாப்ப்ளர் சிதைவு, பலபாதை இடையூறு மற்றும் சுற்றுச்சூழல் இரைச்சலால் பாதிக்கப்படலாம். ஒளி இணைப்புகள் வேகமானவை, ஆனால் நடைமுறை நிலைகளில் மென்மையானவை. வானொலி இணைப்புகள் பொதுவாக பரந்த பிரச்சினையைத் தீர்க்க மிகவும் குறுகிய தூரத்தையே கொண்டிருக்கும். BlueME ஒரு மேலும் செயல்படக்கூடிய நடுக்கட்டத்திற்குச் செல்லும் வழியாக முன்வைக்கப்படுகிறது.

இதன் பொருள் அது மற்ற அனைத்து அமைப்புகளையும் மாற்றிவிடும் என்பதல்ல. நடைமுறையில், நீருக்கடிப் தொடர்பு பல-முறை சார்ந்ததாகவே தொடர வாய்ப்பு உள்ளது; பல்வேறு தூரங்கள், அகலவலை தேவைகள் மற்றும் சூழல்களுக்கு வெவ்வேறு கருவிகள் பயன்படுத்தப்படும். ஆனால் அறிவிக்கப்படும் தூரத்துடன் கூடிய குறைந்த சக்தி இணைப்பு அந்த அடுக்கில் ஒரு முக்கிய கூறாக மாறக்கூடும்.

இதுவரை நாம் அறிந்தவை

New Atlas கூறுவதாவது, இந்த வேலை IEEE Journal of Oceanic Engineering இதழில் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டுள்ளது மற்றும் Florida-விலுள்ள Lake Wauburg இல் திறந்த நீர் சோதனைகளை மேற்கோள் காட்டுகிறது. இது திட்டத்திற்கு ஒரு கருத்தியல் விளக்கத்தை விட அதிக வலிமையை அளிக்கிறது, என்றாலும் பரந்த செயல்பாட்டு சூழ்நிலைகளில் அதன் செயல்திறன் முக்கியமாக இருக்கும் கட்டத்தில் இது இன்னும் உள்ளது.

மூலத்தில் வெளியிடப்பட்ட மிக முக்கியமான எண்ணிக்கைகள் 730 மீட்டர் என அறிவிக்கப்பட்ட தூரம் மற்றும் சுமார் 10 வாட் மின்சக்தி பயன்பாடு. கடல்சார் அமைப்புகள் தாங்குதிறன், சுமை மற்றும் தொடர்பு தேவைகளை எப்போதும் சமநிலைப்படுத்த வேண்டியிருப்பதால், இந்த எண்ணிக்கைகள் கவனம் ஈர்க்கின்றன. அதிக செயல்திறன் கொண்ட இணைப்பு, பணித் திட்ட வடிவமைப்பில் பின்விளைவுகளை ஏற்படுத்தக்கூடும்.

பொறியியலில் ஒரு விரிந்த போக்கு

BlueME உருவாகும் தொழில்நுட்பத்தில் காணப்படும் ஒரு பெரிய முறைமையையும் பிரதிபலிக்கிறது: பயனுள்ள முன்னேற்றங்கள் பெரும்பாலும் ஒவ்வொரு கூறையும் புதிதாக உருவாக்குவதற்குப் பதிலாக துறைகள் கடந்து கருத்துகளைத் தழுவுவதிலிருந்து வருகின்றன. இங்கே, இம்ப்ளாண்டு தொடர்புகளால் வடிவமைக்கப்பட்ட கருத்துகள் கடல்சார் ரோபோட்டிக்ஸ் கருவியை ஊக்குவித்தன.

அத்தகைய பரிமாற்றமே பெரும்பாலும் புதுமை நடைமுறையாகும் இடம். கடினமான பகுதி எப்போதும் புதிய இயற்பியல் விளைவை கண்டுபிடிப்பது அல்ல. ஒரு ஊடகத்தில் பழைய தீர்வு மற்றொரு ஊடகத்தில் நீண்டநாள் பிரச்சினைக்கு பதிலாக அமையக்கூடும் என்பதை கண்டறிவதுதான்.

அடுத்த சோதனை

BlueME இன் வாக்குறுதி நேரடியாக உள்ளது. நீருக்கடியில் இயங்கும் ரோபோக்களுக்கு இணைப்பில் இருக்க சிறந்த வழிகள் தேவை, மேலும் தற்போதைய அமைப்புகள் கடினமான சமரசங்களை கட்டாயப்படுத்துகின்றன. நீண்ட நேரம் நீரில் மூழ்கியிருந்தாலும் குறைந்த சக்தியுடன் பயனுள்ள தொடர்பைத் தக்கவைத்துக்கொள்ளக்கூடிய ஒரு காந்தமின்-மின்மையான ஆன்டெனா, இந்த வாகனங்கள் செய்யக்கூடியதை அர்த்தமுள்ள வகையில் விரிவாக்க முடியும்.

திறந்த கேள்வி என்னவென்றால், ஆய்வக மற்றும் சோதனை முடிவுகள் பல்வேறு உண்மை உலக சூழல்களிலும் விரிவாகப் பொருந்துமா என்பதுதான். அவை அப்படியே இருந்தால், நீருக்கடிப் தன்னாட்சி குறைவாக தனிமைப்படுத்தப்பட்டதாகவும் அதிக திறனுடையதாகவும் மாறலாம்.

இந்தக் கட்டுரை New Atlas செய்திப்பரப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டது. மூலக் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.