Os engenheiros de Stanford desenvolvem novas tecnologias de luz e som para finalmente mapear o fundo do oceano

Um novo design inteligente apresenta uma maneira de criar imagens do vasto leito do oceano.

Os engenheiros de Stanford desenvolvem novas tecnologias de luz e som para finalmente mapear o fundo do oceanoCrédito: ValentinValkov / Adobe Stock
  • Nem os dispositivos de imagem baseados em luz ou som podem penetrar no oceano profundo de cima.
  • Os cientistas de Stanford inventaram um novo sistema que incorpora luz e som para superar o desafio de mapear o fundo do oceano.
  • Desdobrado de um drone ou helicóptero, ele pode finalmente revelar o que existe sob os mares do nosso planeta.

Muitas áreas do fundo do oceano cobrindo cerca de 70 por cento da Terra permanecem sem mapeamento. Com a tecnologia atual, é uma tarefa extremamente árdua e demorada, realizada apenas por meio de redes de arrasto em áreas não mapeadas com equipamentos de sonar pendurados em barcos. As tecnologias de imagem avançadas que funcionam tão bem em terra são bloqueadas pela relativa impenetrabilidade da água.



Isso pode estar prestes a mudar. Cientistas da Universidade de Stanford anunciaram um sistema inovador que combina os pontos fortes de dispositivos baseados em luz e os de dispositivos baseados em som para finalmente fazer o mapeamento de todo o fundo do mar possível do céu.



O novo sistema é detalhado em estudo publicado em IEEE Explore.

O desafio

'Radar aerotransportado e espacial e sistemas baseados em laser, ou LIDAR, têm sido capazes de mapear as paisagens da Terra por décadas. Os sinais de radar são até mesmo capazes de penetrar na cobertura de nuvens e cobertura do dossel. No entanto, a água do mar é muito absorvente para a geração de imagens na água ', diz o principal autor do estudo e engenheiro elétrico Amin Arbabian da Escola de Engenharia de Stanford em Stanford News .

Uma das maneiras mais confiáveis ​​de mapear um terreno é usando o sonar, que deduz as características de uma superfície analisando as ondas sonoras que refletem nela. No entanto, se alguém projetasse ondas sonoras de cima para o mar, mais de 99,9% dessas ondas seriam perdidas ao passar para a água. Se eles conseguissem alcançar o fundo do mar e pular para fora d'água, outros 99,9% seriam perdidos.

Dispositivos eletromagnéticos - usando luz, microondas ou sinais de radar - também são bastante inúteis para o mapeamento do fundo do oceano de cima. Diz o primeiro autor Aidan Fitzpatrick , 'A luz também perde alguma energia de reflexão, mas a maior parte da perda de energia é devido à absorção pela água.' (Já tentou obter serviço de telefone debaixo d'água? Isso não vai acontecer.)

PASSAR

A solução apresentada no estudo é o Photoacoustic Airborne Sonar System (PASS). Sua ideia central é combinar som e luz para realizar o trabalho. “Se pudermos usar a luz no ar, onde a luz viaja bem, e o som na água, onde o som viaja bem, podemos obter o melhor dos dois mundos”, diz Fitzpatrick.

Uma sessão de imagem começa com um laser disparado para a água de uma nave acima da área a ser mapeada. Quando atinge a superfície do oceano, é absorvido e convertido em novas ondas sonoras que viajam até o alvo. Quando eles voltam para a superfície, saem para o ar e voltam para os técnicos do PASS, eles ainda sofrem uma perda. No entanto, usar luz na entrada e som apenas na saída corta essa perda pela metade.

Isso significa que os transdutores PASS que, em última instância, recuperam as ondas sonoras têm muito com o que trabalhar. 'Desenvolvemos um sistema', diz Arbabian, 'que é sensível o suficiente para compensar uma perda dessa magnitude e ainda permitir a detecção de sinal e imagem.' A partir daí, o software monta uma imagem 3D do alvo submerso a partir dos sinais acústicos.

O PASS foi inicialmente projetado para ajudar cientistas a criar imagens de raízes de plantas subterrâneas.

Próximos passos

Embora seus desenvolvedores estejam confiantes de que o PASS será capaz de ver milhares de metros no oceano, até agora ele só foi testado em um 'oceano' do tamanho de um tanque de peixes - minúsculo e obviamente livre de turbulência oceânica do mundo real.

Fitzpatrick diz que, 'os experimentos atuais usam água estática, mas atualmente estamos trabalhando para lidar com as ondas de água. Este é um problema desafiador, mas achamos viável. '

Ampliando a escala, Fitzpatrick acrescenta: 'Nossa visão para essa tecnologia é a bordo de um helicóptero ou drone. Esperamos que o sistema seja capaz de voar a dezenas de metros acima da água. '

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