Actualizado: 05/07/2024
El Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) recientemente ha dado un paso importante hacia el futuro de la comunicación subacuática. Han presentado un sistema innovador que, no solo utiliza una millonésima parte de la energía que se emplea en los métodos actuales de comunicación bajo el agua, sino que además logra transmitir señales a través de distancias que escalan hasta el kilómetro.
Retrodirectividad: El secreto de la eficiencia
La clave de esta nueva técnica radica en una característica conocida como «retrodirectividad».
Este sistema, bautizado como «backscatter subacuático», permite la comunicación de baja potencia codificando datos en ondas sonoras que refleja o dispersa hacia un receptor. Gracias a la retrodirectividad, las señales reflejadas se dirigen con precisión hacia su origen, minimizando la dispersión de la señal y facilitando una comunicación más eficiente y a mayor distancia.
En pruebas en ríos y océanos, el dispositivo retrodirectivo demostró un rango de comunicación más de 15 veces superior al de dispositivos previos.
Superando desafíos con tecnología de Siete Décadas
Los investigadores afrontaron el desafío de la eficiencia usando una técnica antigua: la «matriz de Van Atta», un dispositivo de radio de 70 años, conocido por reflejar energía en la dirección de su origen.
Integraron este concepto con nodos «piezoeléctricos», que convierten la energía mecánica de las ondas sonoras en carga eléctrica, permitiendo reflexionar una máxima cantidad de energía de vuelta al origen de la señal.
Codificando datos con innovadoras técnicas de polaridad
El equipo ideó también una técnica de «cambio de polaridad cruzada» para codificar datos binarios en la señal reflejada. Manipulando la conexión de los terminales positivos y negativos de los nodos, los investigadores podían alternar las reflexiones de señales entre “bit uno” y “bit cero”, permitiendo la transmisión de datos.
Diseño escalable
Los investigadores también tuvieron que ser astutos en el diseño de la matriz para evitar el bloqueo de señales entre nodos cercanos. Adoptaron un diseño escalonado que permite a las señales alcanzar la matriz desde cualquier dirección, y que además, incrementa su rango de comunicación a medida que se añaden más nodos.
El equipo llevó a cabo más de 1.500 pruebas experimentales, alcanzando rangos de comunicación de 300 metros, una mejora de más de 15 veces en comparación con las demostraciones anteriores.
Modelización
Desarrollaron un modelo analítico para comprender mejor y predecir el rango máximo de esta tecnología. Este modelo, validado con datos experimentales, muestra que su sistema retrodirectivo tiene el potencial de comunicar a través de distancias a escala de kilómetros.
Esta innovación tecnológica ya se está viendo como una realidad próxima y los investigadores están explorando activamente su comercialización, marcando un hito en la monitorización del cambio climático submarino, predicción de huracanes costeros, acuicultura, y más.
Visionarios en comunicaciones oceánicas
Las mentes detrás de esta proeza, incluyendo a Fadel Adib, Aline Eid y Jack Rademacher, junto a sus colegas, nos recuerdan que la tecnología no solo avanza hacia adelante, sino también hacia abajo, hacia las profundidades de nuestros océanos.
Al observar hacia el futuro, el equipo planea explorar aún más las aplicaciones y las posibilidades de sus matrices de Van Atta subacuáticas, posiblemente utilizando barcos para evaluar rangos de comunicación más largos y compartiendo herramientas y conjuntos de datos para permitir que otros investigadores construyan sobre su trabajo.
Este paso significativo en las comunicaciones submarinas sin batería nos acerca un paso más a la realidad, abriendo puertas a aplicaciones como la monitorización del cambio climático submarino y la observación costera, esencial para nuestro entendimiento y conservación de los océanos del mundo.
Vía mit.edu
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