updated 2:26 PM CET, Dec 1, 2016

Sistema óptico promete revolucionar las comunicaciones submarinas

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comunicación óptica submarina

Permitirá mejorar mucho las comunicaciones inalámbricas bajo el agua

Un avance tecnológico que sus desarrolladores están comparando con el teléfono celular y el acceso inalámbrico a Internet

Norman Farr, WHOI Los científicos e ingenieros del Instituto Oceanográfico Woods Hole (WHOI), han ideado un sistema de comunicaciones ópticas submarinas que, complementadas con la acústica, producirá una revolución virtual al permitir recopilación de datos y transmisión a alta velocidad desde un submarino.

Junto con la transferencia de vídeo en tiempo real de los vehiculos fijos sumergidos de las Naciones Unidas, que apoyan a los buques en la superficie, "esta combinación de capacidades permitirá operar con alimentación propia a los ROV [Vehiculos submarinos remotos] con los buques de superficie, sin necesidad de una conexión física con el ROV", dice el Ingeniero Senior del WHOI Norman E. Farr, quien dirigió el equipo de investigación. Esto no sólo representará un avance tecnológico significativo, si no que también se compromete a reducir los costes y simplificar las operaciones.

Su informe será presentado el próximo 23 de febrero en la Reunión de Ciencias del Océano 2010 en Portland Oregon

En comparación con la comunicación en el aire, la comunicación bajo el agua es muy limitada porque el agua es esencialmente opaca a la radiación electromagnética, excepto en la banda visible. Incluso entonces, la luz penetra sólo unos pocos cientos de metros en las aguas más claras, menos en los sedimentos cargados o aguas muy turbias.

En consecuencia, se han desarrollado técnicas acústicas, y ahora son el modo predominante de las comunicaciones bajo el agua entre los buques y los vehículos autónomos y robóticos más pequeños. Sin embargo, los sistemas de acústica, aunque capaces de comunicaciones de largo rango, transmiten datos a velocidades limitadas con tasas de retraso en la entrega debido a la velocidad relativamente lenta del sonido en el agua.

ROV Jason/MedeaAhora, Farr y su equipo del WHOI han desarrollado un sistema de comunicación óptica que complementa y se integra con los sistemas acústicos existentes para permitir velocidades de datos de hasta 10 a 20 megabits por segundo en un rango de 100 metros, usando energía de una pequeña batería con transmisores y receptores de relativamente bajo costo.

El avance permitirá casi la inmediata transferencia de datos y vídeo en tiempo real de ROV fijos y vehículos submarinos autónomos (AUV) equipados con sensores, cámaras y otros dispositivos de recogida de datos, a la superficie de los buques o los laboratorios, que sólo requeriría una norma UNOLS en el cable colgado bajo la superficie para la retransmisión de datos.

Esto representaría un avance significativo, dice Farr, en las investigaciones submarinas de cualquier cosa, desde la acidez del agua, la observación e identificación de la vida marina de los respiraderos en erupción, y obtener diapositivas del fondo marino para medir numerosas propiedades de los océanos. Además, el sistema óptico permitirá maniobrar directamente al vehículo por un humano.

Se puede comparar este sistema óptico/acústico con las posibilidades abiertas que tienen los sistemas "wi-fi" de nuestros hogares.

vehículo submarino autónomo, ABEEl Co-investigador Maurice Tivey del WHOI añade que "bajo el agua las comunicaciones ópticas son similares a la revolución de la telefonía celular ... las comunicaciones inalámbricas. La capacidad de transferencia de información y datos bajo el agua sin cables o conectar cables con una tremenda capacidad que permitirá a vehículos o buques comunicarse con los sensores en el fondo marino".

"Si bien las comunicaciones acústicas han sido el método elegido en el pasado, están limitadas por el ancho de banda y la voluminosidad de los transductores", dice Tivey. "Hoy en día, las muestras de los sensores tienen tasas más altas y pueden almacenar muchos datos por lo que tenemos que ser capaces de una descarga de datos más eficiente. Las comunicaciones ópticas nos permiten transferir grandes conjuntos de datos, como datos sísmicos o de las mareas o las variaciones de los respiraderos hidrotérmicos, en un corto tiempo y de manera eficiente".

mapa fosa de juan de FucaCuando el vehículo está fuera del rango óptico, seguirá estando dentro de los límites acústicos, dijeron los investigadores.

Ya que permite la comunicación sin la pesada correa de manipulación necesaria en los equipos de ROV, el sistema óptico/acústico se compromete a funcionar en buques más pequeños, menos caros y con menos personal para realizar misiones submarinas, dijo Farr.

Este mes de julio, el WHOI planea realizar el primer despliegue a gran escala del sistema en la dorsal Juan de Fuca de la costa del Noroeste de Estados Unidos. El equipo del WHOI empleará un vehículo ocupadopor humanos (HOV), llamado Alvin, que  implementará el sistema óptico en un sub-concentrador de datos del mar para recoger y transmitir los datos geofísicos de pozos situados en esa cresta submarina.

vehículo submarino Alvin, WHOI

En última instancia, dice Farr, el sistema "nos permite tener los vehículos submarinos en lugares específicos en espera de responder a un evento. Es un cambio en el juego".

vehículo submarino, Alvin WHOI

Científicos del WHOI que colaboran en la investigación con Farr -del departamento Applied Ocean Physics and Engineering (AOPE) -, y Tivey -presidente del departamento de Geology and Geophysics-, son Jonathan Ware, ingeniero senior de AOPE, Clifford Pontbriand, ingeniero AOPE, y Jim Preisig, científico asociado de AOPE.

El trabajo ha sido financiado por la División de la Fundación Nacional de Ciencias de Ciencias Oceánicas (National Science Foundation’s Division of Ocean Sciences).

Enlace: Woods Hole Oceanographic Institution