باحثو معهد MIT يستحدثون تقنيةً لربط الإشارات اللاسلكية بين الماء والهواء، حيث تقدم باحثو معهد MIT للتكنولوجيا خطوةً نحو حل مشكلة قديمة، تكمن في طريقة نقل البيانات بين الأجهزة اللاسلكية الموجودة تحت الماء والأُخرى المحمولة جوًا.
لا يمكن لأجهزة الاستشعار الموجودة تحت الماء مشاركة البيانات مع تلك الموجودة على الأرض، حيث يستخدم كل منهما إشارات لاسلكية مختلفة تعمل فقط في الوسط الخاص بكل منهما، سواء كان ذلك الوسط هواءً أو ماءً. وتختفي الإشارات الراديوية التي تنتقل عبر الهواء بسرعة كبيرة في الماء، بينما الإشارات الصوتية -أو ما يطلق عليها السونار- المرسلة بواسطة أجهزة الاستشعار تحت الماء، تنعكس في الغالب عند سطح الماء دون اختراقه إلى الهواء، وهذا ما يُسبب عددًا من المشكلات عند استكشاف المحيطات أو الاتصال بين الغواصات والطائرات.
وفي مؤتمر SIGCOMM السابق، قام باحثو MIT Media Lab بعرض تصميمهم لنظام يُمكنه حل هذه المشكلة بطريقة جديدة. حيث يُوجّه جهاز صوتي تحت الماء إشارة سونار إلى أعلى، مما يُسبب اهتزازات صغيرة لسطح الماء، بينما يقوم جهاز استشعار فوق السطح “رادار” بتحليل هذه الاهتزازات الدقيقة لقراءتها.
وحتى وقتٍ قريب، لم تكن هناك أبدًا طريقة لإرسال إشارات الاتصال بين الهواء والماء. فإذا مرت طائرة فوق غواصة ما تحت الماء، لا توجد طريقة تُمكنهما من التواصل مع بعضها دون ظهور سطح الغواصة. لذا قام كل من فاضل أديب وفرانشيسكو تونوليني من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لوسائل الإعلام MIT، بتطوير طريقة لربط هذه الإشارات من خلال ما يسمى بـ “TARF”. وذلك باستخدام الموجات الصوتية من تحت الماء والرادار من الهواء، يُمكن نقل الرسائل عن طريق إنشاء تموجات خافتة على سطح الماء.
يقول أديب: “إن النظام الذي يُطلق عليه TARF لا يزال في مرحلة التطوير، لكنه يمثل حجر أساس، ويُمكن أن يفتح إمكانات جديدة في مجال الاتصالات المائية الجوية. فباستخدام النظام، لا تحتاج الغواصات العسكرية -على سبيل المثال- إلى الظهور على سطح الماء للتواصل مع الطائرات، وهو ما يُعرض موقعها للخطر، كما يُمكن المساعدة في البحث عن الطائرات الغارقة تحت الماء عن طريق تتبع إشارات الصندوق الأسود الخاص بالطائرة.
تواجه الحلول التكنولوجية اليوم لحل هذه المشكلة عيوبًا مختلفة. فعلى سبيل المثال، تم تصميم العوامات لالتقاط موجات سونار ومعالجة بياناتها، ثم إطلاق إشارات الراديو إلى أجهزة استقبال الطائرات جوًا. لكن هذه العوامات يُمكنها أن تنجرف وتضيع، ويلزم أيضًا العديد منها لتغطية مساحات كبيرة، مما يجعلها غير عملية. كما يحتوي “TARF” على جهاز إرسال صوتي تحت الماء، يُرسل إشارات السونار باستخدام مكبر صوت قياسي، فتسير الإشارات كموجات مختلفة الترددات تحمل البيانات المراد إرسالها إلى الهواء. وعندما تضرب تلك الموجات سطح الماء، فإنها تُسبب تموجات صغيرة على السطح، عدد قليل فقط من الميكرومتر في الارتفاع يُمثل تلك الترددات المُراد إرسالها.
إن استخدام نوع جديد من الرادار عالي التردد عن طريق وضعه في الهواء فوق المرسل الموجود تحت الماء، يُمكننا من تحليل إضرابات السطح في نطاق الموجة المليمترية من الإرسال اللاسلكي بين 30 و300 جيجا هيرتز (وهذا هو النطاق الذي ستعمل فيه الشبكة اللاسلكية 5G عالية التردد القادمة). وينقل الرادار الذي يبدو وكأنه زوج من الأقماع، إشارة لاسلكية إلى سطح الماء المهتز لتنعكس إلى الرادار مرة أخرى. فتبعًا للطريقة التي تتصادم بها الإشارة مع اهتزازات السطح، تعود الإشارة بزاوية مختلفة عن زاوية إرسالها بحيث تتطابق تمامًا البيانات المرسلة بواسطة السونار، وهو ما يُمكن للرادار تحويله إلى بيانات يمكن قراءتها.
كتابة: هند أحمد
مراجعة: عمر ياسر
تصميم: عمر حسن
تحرير: هدير رمضان
