Wireless dall'acqua all'aria

Illustrazione del sottomarino che trasmette le onde alla superficie dell'oceano. Un jet sta volando in alto. George Wylesol

I ricercatori del MIT Media Lab hanno fatto un passo avanti verso la soluzione di una sfida di lunga data con la comunicazione wireless: la trasmissione diretta dei dati tra dispositivi sott'acqua e aerei.

Oggi i sensori subacquei non possono condividere i dati con quelli a terra, perché entrambi utilizzano segnali wireless che funzionano solo nei rispettivi mezzi. I segnali radio che viaggiano nell'aria muoiono rapidamente nell'acqua; i segnali acustici, o sonar, inviati da dispositivi subacquei si riflettono principalmente sulla superficie senza sfondare. Le boe sono state progettate per captare le onde sonar, elaborare i dati e inviare segnali radio ai ricevitori in volo. Ma possono allontanarsi e perdersi, e molti sono necessari per coprire vaste aree.

Il ricercatore Fadel Adib e il suo dottorando Francesco Tonolini stanno affrontando questo problema con un sistema di trasmissione diretta sott'acqua all'aria, chiamato comunicazione traslazionale acustica-RF (TARF). Cercare di attraversare il confine aria-acqua con segnali wireless è stato un ostacolo. La nostra idea è trasformare l'ostacolo stesso in un mezzo attraverso il quale comunicare, dice Adib.

Nel sistema, un altoparlante acustico standard trasmette segnali sonar alla superficie dell'acqua, che viaggiano come onde di pressione di diverse frequenze corrispondenti a diversi bit di dati. Per inviare un 0 , il trasmettitore può inviare, diciamo, un'onda che viaggia a 100 hertz; per un uno , può trasmettere un'onda a 200 Hz. Quando il segnale colpisce la superficie, provoca minuscole increspature nell'acqua, alte solo pochi micrometri, corrispondenti a quelle frequenze.

Posizionato nell'aria sopra il trasmettitore c'è un radar ad altissima frequenza che elabora i segnali nello spettro delle onde millimetriche della trasmissione wireless, tra 30 e 300 gigahertz. Il radar, che sembra una coppia di coni, invia un segnale radio che si riflette sulla superficie vibrante e rimbalza indietro con un angolo leggermente modulato corrispondente ai dati inviati. Una vibrazione sulla superficie dell'acqua che rappresenta a 0 bit, ad esempio, farà vibrare l'angolo del segnale riflesso a 100 Hz. Quel bit viene quindi decodificato.

I ricercatori hanno testato il TARF nelle piscine del MIT, con i nuotatori che disturbavano l'acqua circostante. Il trasmettitore è stato immerso fino a 3,5 metri sotto la superficie e il ricevitore è stato posizionato fino a 30 centimetri sopra. TARF ha decodificato accuratamente i messaggi, come Hello! da sott'acqua: a centinaia di bit al secondo, simili alle velocità di trasmissione dati standard per le comunicazioni subacquee. Un documento che descrive il sistema e i risultati è stato presentato alla conferenza Sigcomm di quest'anno.

Il sistema potrebbe aprire nuove capacità per la comunicazione acqua-aria, afferma Adib. I sottomarini militari potrebbero comunicare con gli aeroplani senza emergere e compromettere la loro posizione. I droni subacquei che monitorano la vita marina non avrebbero bisogno di riemergere costantemente da immersioni profonde per inviare dati ai ricercatori, il che è inefficiente e costoso. Il sistema potrebbe anche aiutare a trovare aerei persi sott'acqua. I fari di trasmissione acustici potrebbero essere implementati, ad esempio, nella scatola nera di un aereo, afferma Adib. Quindi potrebbero inviare periodicamente segnali per la decodifica degli aerei di ricerca.

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