MIT entwickelt ultra-effizientes System für Unterwassernetzwerke

Forscher*innen des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben ein System für Unterwassernetzwerke und -kommunikation mit geringem Stromverbrauch entwickelt. Das Gerät kann elektrische Signale kilometerweit übertragen und nutzt nur ein Millionstel jener Energie, die bereits bestehende Unterwasserkommunikationssysteme nutzen.

Derartige Unterwasser-Rückstreukommunkationsgeräte basieren auf eine Reihe von Knoten aus piezoelektrischen Materialien, um Schallwellen zu empfangen und zu reflektieren. Sobald eine mechanische Kraft auf sie ausgeübt wird, erzeugen diese Materialien ein elektrisches Signal.

Energie in ursprüngliche Richtung rückreflektieren

Treffen Schallwellen auf die Knoten, vibrieren diese und wandeln die mechanische Energie in elektrische Ladung um. Mit dieser Ladung streuen die Knoten einen Teil der akustischen Energie zurück zur Quelle und können Daten übertragen. Basierend auf die Sequenz der Reflexion werden diese dann von einem Empfänger dekodiert, heißt es in einer Pressemitteilung.

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Das rückgestreute Signal breitet sich allerdings in alle Richtungen aus, sodass nur ein kleiner Teil die Quelle erreicht. Das Problem: Die Signalstärke wird reduziert und die Kommunikationsreichweite beschränkt. Um das zu verhindern, haben die Forscher*innen ein 70 Jahre altes Funkgerät genutzt, das als Van Atta Array bekannt ist. Bei diesem sind symmetrische Antennenpaare so verbunden, dass die Energie in jene Richtung zurückreflektiert wird, aus der sie stammt.

Reichweite bis 300 Meter

Damit die Effizienz des alten Funkgeräts nicht gedrückt wird, wurde es noch modifiziert. Im Anschluss wurde es in über 1.500 Experimenten im Charles River in Cambridge, Massachusetts, sowie im Atlantik getestet. Das Gerät konnte eine Kommunikationsreichweite bis zu 300 Meter erreichen.

Durch die Erweiterung der Kommunikationsreichweite hat das Team die Technologie für Anwendungen wie Aquakultur, die Vorhersage von Hurrikanen oder die Modellierung des Klimawandels anwendbar gemacht. Weitere Untersuchungen sollen folgen.