A comunicação subaquática sem fio é apenas duro. Um amigo em férias (ou talvez até a sua própria experiência) talvez já tenha lhe mostrado, por exemplo, que o oceano é totalmente absorve um sinal sem fio Bluetooth devido à frequência de ressonância de 2,4 GHz da água.
Cientistas e empreiteiros militares têm sido mexendo durante décadas em inovações que possam colmatar este atraso nas comunicações, testando laser óptico pulsosradiofrequência esquemasindução magnética relése qualquer coisa que realmente seja mais rápida do que a lenta velocidade do som do sonar. Mas, no mês passado, engenheiros da Universidade da Flórida (UF) publicaram o que prometem ser um avanço com boa relação custo-benefício: uma antena magnetoelétrica capaz de transmitir e receber com eficiência sinais eletromagnéticos de muito baixa e baixa frequência (VLF/LF) debaixo d’água.
“Nossa referência de design foi manter o consumo de energia muito baixo, idealmente menor do que um sistema de câmera estéreo padrão, mantendo ao mesmo tempo um desempenho de comunicação robusto”, disse um dos líderes do projeto, o cientista da computação da UF, Md Jahidul Islam. explicado em um comunicado à imprensa.
“Nosso sistema BlueME compacto e energeticamente eficiente atinge esse equilíbrio, operando com cerca de 10 watts de potência na capacidade máxima”, de acordo com Islam, cujos experimentos oceânicos confirmaram que essas antenas podem se comunicar rapidamente através de 700 metros (2.296 pés) com seu orçamento de energia frugal.
Robocall do mar
Islam e seus colegas, incluindo um colega professor assistente do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da UF, Adam Khalifa, testaram seu sistema de comunicação subaquática com uma pequena escola (ou talvez um grupo) de robôs marinhos autônomos. A sua esperança é que esta investigação possa um dia ajudar na monitorização remota do ambiente marinho, nas operações navais e nas inspeções de infraestruturas offshore (ou seja, enxames de drones submarinos não distópicos).
“A coordenação subaquática de vários robôs continua extremamente difícil porque a largura de banda e o alcance da comunicação são muito limitados”, disse Islam. “Hoje, muitos robôs subaquáticos só podem trocar sinais de status esparsos ou depender de emergirem periodicamente para transmitir dados de missão. Isso limita significativamente a autonomia e a coordenação em tempo real.”
Os governos têm por vezes utilizado sistemas VLF para comunicar com submarinos fora da água – mas esses sistemas tiveram de ser proibitivamente grande para lidar com os enormes comprimentos de onda desses sinais de frequência muito baixa, que podem se estender por até 100 km de comprimento. A antena magnetoelétrica muito mais compacta de Islam e sua equipe contorna essa limitação com materiais piezoelétricos que ressoam em frequências VLF específicas, independentemente do tamanho da antena. (O conceito é relativamente novo, mas não inteiramente.)
Os pesquisadores testaram seu sistema BlueME de antenas de comunicação subaquáticas entre robôs em testes de água doce dentro de Gainesville, no Lago Wahlberg, na Flórida, e em testes de água salgada em mar aberto.
“Os testes oceânicos demonstram que o sistema opera de forma eficaz sob condições desafiadoras, como turbidez, obstáculos e interferência multipercurso, que são fatores que normalmente degradam os métodos acústicos e ópticos”, afirmam os pesquisadores. observado em seu novo estudo, publicado no mês passado no IEEE Journal of Oceanic Engineering.
“Os avanços na comunicação subaquática compacta podem mudar fundamentalmente a forma como os sistemas marinhos autónomos colaboram e operam em ambientes oceânicos complexos”, opinou Islam. “Estamos falando dos primórdios de um produto muito poderoso.”
Uma inspiração em tecnologia médica
O colega de Islam, Khalifa, chegou ao projeto através de sua própria pesquisa de engenharia, trabalhando para projetar dispositivos médicos sem fio pequenos, seguros e discretos, destinados a serem injetados em vez de implantados cirurgicamente. Dispositivos sem fio como este luta comunicar também através dos pacientes, visto que o corpo humano é maioritariamente água.
“Passei anos projetando implantes sem fio em miniatura e estudando a transferência eficiente de energia em ambientes altamente condutivos”, disse Khalifa no comunicado à imprensa da UF.
“A certa altura, percebi que muitos dos mesmos desafios físicos dentro do corpo humano também existem debaixo d’água”, acrescentou. “Nosso corpo é efetivamente feito de água levemente salgada. Essa constatação abriu a porta para pensar sobre a comunicação oceânica de uma maneira completamente diferente.”
Os pesquisadores estão tão confiantes nas inovações únicas de seu hardware que registraram uma patente provisória com o objetivo de refinar a tecnologia para uso em veículos subaquáticos mais autônomos.
“Demonstramos estes resultados com recursos iniciais muito limitados”, observou Khalifa. “Com desenvolvimento dedicado e implantação em larga escala, as possibilidades tornam-se muito mais amplas.”
