κεραία νερού
Οποιαδήποτε νέα γνώση περνά συνήθως από τρία στάδια: 1. "Ανοησίες!" 2. «Και αν πραγματικά...» 3. «Μα ποιος δεν το ξέρει αυτό!».
Η αξιόπιστη και υψηλής ποιότητας ραδιοεπικοινωνία παίζει σημαντικό ρόλο στη διασφάλιση της ασφάλειας της πλοήγησης και στην επιτυχή διεξαγωγή εχθροπραξιών. Μια ομάδα ειδικών από το επιστημονικό τμήμα του System Center Pacific, Space and Naval Warfare (SPAWAR), που ασχολείται με έρευνα στον τομέα των ραδιοεπικοινωνιών, ραντάρ, μετεωρολογίας και ωκεανογραφίας προς όφελος του Πολεμικού Ναυτικού των ΗΠΑ, πρότεινε μια πρωτότυπη λύση το πρόβλημα της υπερφόρτωσης των πλοίων με συστήματα επικοινωνίας.
Ο ηλεκτρονικός εξοπλισμός ενός σύγχρονου πολεμικού πλοίου τύπου Arleigh Burke περιλαμβάνει περίπου 80 κεραίες για διάφορους σκοπούς. Οι πομποδέκτες δημιουργούν πολυάριθμες αμοιβαίες παρεμβολές κατά τη λειτουργία - οι μηχανικοί χρειάστηκαν ειδικές μελέτες για να καθορίσουν το σχέδιο για την ορθολογική τοποθέτησή τους. Επιπλέον, οι συμβατικές κεραίες πλοίων έχουν μια σειρά από μειονεκτήματα - είναι ογκώδεις, βαριές, ευάλωτες στη μάχη και κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας, απαιτούν ψηλούς ιστούς, γεγονός που αυξάνει την ορατότητα του ραντάρ του πλοίου. Σε κάθε δεδομένη στιγμή, τουλάχιστον οι μισές από αυτές τις κεραίες είναι απενεργοποιημένες και δεν χρησιμοποιούνται, γεγονός που υποδηλώνει την ανάγκη για αναδιπλούμενες δομές.
Το 2007, οι ειδικοί της SPAWAR ανέπτυξαν μια τεχνολογία που χρησιμοποιεί την ηλεκτρική αγωγιμότητα και τη μαγνητική επαγωγή μεταλλικών αλάτων που περιέχονται στο θαλασσινό νερό για τη λήψη και τη μετάδοση ραδιοκυμάτων. Πράγματι, αν το θαλασσινό νερό είναι καλός ηλεκτρικός αγωγός, τότε γιατί ένας πίδακας υγρού δεν μπορεί να αντικαταστήσει μια παραδοσιακή μεταλλική κεραία; Απόλυτα έξυπνη και απλή εφεύρεση.
Από τη θεωρία στην πράξη, υπήρχε μόνο ένα βήμα: με τη βοήθεια μιας αντλίας νερού, οι ερευνητές συναρμολόγησαν ένα πρωτόγονο σιντριβάνι - μια συσκευή εκτοξεύει έναν πίδακα θαλασσινού νερού μέσω ενός επαγωγέα που συνδέεται με έναν φορητό πομπό. Υπάρχει άφθονο νερό έξω από το πλοίο, επομένως κανείς δεν θα αντιμετωπίσει έλλειψη αυτού του αναλώσιμου. Τα σήματα μεταδίδονται και αφαιρούνται από την «κεραία νερού» μέσω συμβατικής ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Και όχι νανοτεχνολογία!
Το ύψος του πίδακα καθορίζει τη συχνότητα στην οποία συντονίζεται η κεραία. Για παράδειγμα, για τα ραδιοκύματα UHF, χρειάζεται ένα σιντριβάνι ύψους περίπου 2 πόδια (0,6 μέτρα), για VHF - 6 πόδια. Για να λάβετε κύματα HF, χρειάζεστε μια στήλη νερού 80 ποδιών (24 μέτρα!). Ένας τέτοιος πίδακας είναι ικανός να λαμβάνει και να μεταδίδει σήματα στην περιοχή από 2 έως 400 MHz. Η διατομή του πίδακα καθορίζει το πλάτος του καναλιού (δηλαδή η μετάδοση πιο ογκωδών δεδομένων, για παράδειγμα, το βίντεο θα απαιτήσει μια πιο παχιά δέσμη νερού). Όλο το σύστημα χωράει στο ένα χέρι. Με τη βοήθειά του, οι ερευνητές του SPAWAR μπόρεσαν να λάβουν ένα σαφές σήμα σε απόσταση αρκετών δεκάδων χιλιομέτρων.
Ένα από τα πλεονεκτήματα τέτοιων «κεριών νερού» είναι ο ελάχιστος χώρος που απαιτείται για την τοποθέτησή τους. Οι κεραίες μπορούν εύκολα να τροποποιηθούν για χρήση σε οποιαδήποτε συχνότητα τοποθετώντας πρόσθετα πηνία συλλέκτη ρεύματος και ακροφύσια ψεκασμού. Μια κεραία νερού μπορεί να διαμορφωθεί με ελάχιστο κόστος - η συσκευή καταναλώνει λιγότερη ενέργεια από ένα επιτραπέζιο φωτιστικό.
Σε αντίθεση με τις τυπικές μεταλλικές κεραίες, όλα τα στοιχεία της κεραίας νερού είναι πρακτικά χωρίς βάρος και μπορούν εύκολα να αποσυναρμολογηθούν. Οι παράμετροι των στηλών νερού μπορούν να αλλάζουν συνεχώς ανάλογα με τους τύπους κεραιών που χρησιμοποιούνται αυτήν τη στιγμή. Σύμφωνα με τους ειδικούς της SPAWAR, δέκα τέτοιες κεραίες μπορούν να αντικαταστήσουν 80 παραδοσιακές. Επιπλέον, η ανακλαστική επίδραση του θαλασσινού νερού είναι μικρότερη από αυτή του μετάλλου και εάν το πλοίο χρειάζεται μέγιστο stealth, αρκεί ο κυβερνήτης να δώσει εντολή απλώς να αφαιρεθούν όλες οι στήλες νερού.
Ταυτόχρονα, πριν εφαρμόσουν την εφεύρεσή τους στην πραγματική ζωή, οι ερευνητές θα πρέπει να λύσουν μια σειρά από δύσκολα προβλήματα.
Για παράδειγμα, μια κεραία νερού είναι εξαιρετικά ευάλωτη σε ριπές ανέμου - η ενέργεια του πίδακα προς την κορυφή μειώνεται στο μηδέν και, στη συνέχεια, ακόμη και ένας ασθενής άνεμος θα σκίσει το φύλλο της κεραίας και, ως αποτέλεσμα, θα χαλάσει εντελώς το χαρακτηριστικό συντονισμού του.
Οι επιστήμονες της SPAWAR βρήκαν ξανά μια πρωτότυπη λύση: αρκεί να εγκλωβίσετε έναν πίδακα νερού σε έναν πλαστικό σωλήνα με κλειστή κορυφή. Αυτό όχι μόνο θα αποτρέψει τις βλαβερές συνέπειες του ανέμου και θα διατηρήσει όλες τις ιδιότητες της «κεραίας νερού», αλλά θα επιτρέψει επίσης την επαναχρησιμοποίηση του ίδιου όγκου νερού (οι ερευνητές πιστεύουν ότι η τεχνολογία τους μπορεί επίσης να εφαρμοστεί στην ξηρά, αντικαθιστώντας τα προεξέχοντα κλαδιά κεραιών με όμορφα σιντριβάνια). Όσον αφορά την τοποθέτηση νερού σε έναν πλαστικό σωλήνα, η ιδέα του SPAWAR δεν είναι καινούργια - τέτοιες επιλογές κεραίας υπάρχουν όταν μια ταινία τοποθετείται σε ένα εύκαμπτο πλαστικό κέλυφος, αυτοστριμμένο υπό πίεση αέρα ή κίνηση, όπως μια ταινία σε μεζούρα.
Επίσης, παραμένει ασαφές ποιο είναι το κέρδος των κεραιών νερού. Λόγω της μη βέλτιστης αγωγιμότητας της "στήλης νερού", η απόδοση είναι πιθανό να μειωθεί και είναι πιθανές εκπομπές εκτός ζώνης.
Η αρχή μιας κεραίας νερού είναι τόσο ανόητη και απλή που είναι απλά δύσκολο να πιστέψει κανείς ότι κανείς δεν είχε μαντέψει πριν. Οι φαρσέρ από το SPAWAR πρέπει να κοίταξαν αυτή την όμορφη ιδέα από τις φάλαινες: σύμφωνα με ορισμένες αναφορές, οι φάλαινες φυσούν βρύσες για να στείλουν μηνύματα SMS η μία στην άλλη. Κάποτε μίλησα μαζί τους - λένε ότι το σήμα είναι αδύναμο, μόνο 2 μπάρες ...
Σημείωση:
HF (υψηλές συχνότητες) - υψηλές συχνότητες (3 MHz - 30 MHz, μήκος κύματος 10 - 100 m)
Ο τυπικός όρος για τις ΗΠΑ και την Ευρώπη, που αναφέρεται σε μικρά (δεκαμετρικά) κύματα
VHF (πολύ υψηλή συχνότητα) - πολύ υψηλές συχνότητες (30 MHz - 300 MHz, μήκος κύματος 1 - 10 m)
UHF (υπερυψηλές συχνότητες) - εξαιρετικά υψηλές συχνότητες (300 MHz - 3 GHz, μήκος κύματος 0,01 - 1 m)
Πίσω από αυτά τα χαρακτηριστικά του ραδιοφάσματος κρύβεται η ζώνη VHF (κύματα μέτρων και δεκατόμετρων), πολύ γνωστή στους Ρώσους.
Και τα σιντριβάνια φαλαινών είναι κυρίως διοξείδιο του άνθρακα.
πληροφορίες