Su altındaki sistem, güç üretmek, veri göndermek ve almak için “piezoelektrik” malzemelerin titreşimini kullanır.
Gezegenimizin çoğunu kapsayan geniş, keşfedilmemiş okyanusları araştırmak için araştırmacılar; bir sualtı “nesnelerin interneti” olan yüzeye veri gönderen birbirine bağlı sensörlerden oluşan bir ağ kurmayı amaçlamaktadır. Ancak, okyanusların derinliklerinde uzun süre kalacak şekilde tasarlanmış sensörlere sürekli güç nasıl verilir?
MIT araştırmacılarının bu soruya bir cevabı var: Sensör verilerini iletmek için sıfıra yakın güç kullanan, pilsiz bir sualtı iletişim sistemi… Sistem; iklim değişikliğini incelemek ve uzun süre deniz yaşamını izlemek için deniz sıcaklıklarını ve hatta uzak gezegenlerde suları örneklemek için kullanılabilir.
Sistem iki temel olguyu kullanır. “Piezoelektrik Etkisi” olarak adlandırılan bir tanesi, belirli malzemelerdeki titreşimler elektrik yükü oluşturduğunda meydana gelir. Diğeri, RFID etiketleri için yaygın olarak kullanılan, modüle edilmiş kablosuz sinyalleri bir etiketten yansıtarak ve bir okuyucuya geri ileterek veri ulaştıran bir iletişim tekniği olan “Geri Saçılma” dır.
Araştırmacılar sistemde; bir verici, veriyi depolayan piezoelektrik bir sensöre doğru su yoluyla akustik dalgalar gönderir. Dalga sensöre çarptığında, malzeme titreşir ve ortaya çıkan elektrik yükünü depolar. Ardından sensör; bir dalgayı alıcıya geri yansıtmak için depolanan enerjiyi kullanır ya da hiç yansıtmaz. Bu şekilde yansıma arasında geçiş, iletilen verilerdeki bitlere karşılık gelir: Yansıtılmış bir dalga için, alıcı bir 1 kod çözer; yansıyan bir dalga için, alıcı bir 0 kodunu çözer.
MIT Medya Laboratuvarı Doçent Yardımcısı ve Elektrik Mühendisliği ve Bilgisayar Bilimi Bölümü, Signal Kinetik Kurucu Direktör Fadel Adib: “1 ve 0’ları iletmenin bir yolunu bulduğunuzda, herhangi bir bilgi gönderebilirsiniz. Temel olarak, yalnızca enerjisini harcadığımız gelen ses sinyallerine dayanarak su altı sensörleriyle iletişim kurabiliyoruz.”
Araştırmacılar Piezo-Acoustic Backscatter System’i bir MIT havuzunda su sıcaklığı ve basınç ölçümlerini toplamak için kullanarak gösterdiler. Sistem; sensör ve alıcı arasında 10 metrelik bir mesafede iki sensörden aynı anda saniyede 3 kilobayt doğru veri iletebildi.
Uygulamalar kendi gezegenimizin ötesine geçer. Adib; sistemin yeni keşfedilen yeraltı okyanusunda Satürn’ün en büyük ayı Titan’da veri toplamak için kullanılabileceğini söylüyor. NASA; Haziran ayında, Dragonfly’nin 2026’da ayı keşfetmek, su rezervleri ve diğer alanları örneklemek için bir gezici gönderme misyonunu açıkladı.
Uzun Vadeli Derin Deniz Algılama
Vericinin ve alıcının gücü olmalı, ancak pillerin değiştirilmesinin kolay olduğu veya karadaki prizlere bağlandığı gemilere veya şamandıralara yerleştirilebilir. Bir verici ve bir alıcı; bir veya birçok alanı kapsayan birçok sensörden bilgi toplayabilir.
Araştırmacı Adib: “Örneğin, bir deniz hayvanını takip ederken, uzun bir süre boyunca onu takip etmek ve sensörü uzun süre üzerinde tutmak istersiniz. Bataryanın bitmesi konusunda endişelenmek istemiyorsanız veya okyanustaki sıcaklık derecelerini izlemek istiyorsanız, bir dizi farklı yeri kapsayan sensörlerden bilgi alabilirsiniz.”
Diğer ilginç bir uygulama ise tuzlu su havuzlarının, okyanus havzalarındaki havuzlarda oturan geniş tuzlu su alanlarının izlenmesi ve uzun vadeli izlenmesi zordur. Örneğin; deniz buzu oluşumu sırasında tuzun oturduğu Antarktika Rafı’nda var olurlar ve erime; buz ve deniz yaşamının havuzlarla etkileşimi üzerine çalışılmasında yardımcı olabilirler.
Adib: “Bataryaları bittiğinde sensörleri yukarı çekmeye gerek kalmadan aşağıda neler olduğunu hissedebiliyorduk.”
Tayvan Ulusal Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Profesörü Polly Huang: “Bu harika bir fikir… Ancak, enerjiyi toplamak için piezoelektrik kristalleri kullanan bir haber değil; aynı anda bir radyo olarak kullanıldığını ilk kez görüyor ki; sensör ağı / sistem araştırma topluluğunun duymadığı bir şey… Ayrıca ilginç ve benzersiz donanım tasarımı ve üretimidir. Kapsülleme devresi ve tasarımı hem sağlam hem de ilginç…
Sistem; özellikle deniz suyunda hala daha fazla deneyime ihtiyaç duyar. Bu; uzun vadeli, düşük insan gücü gerektiren, deniz biyografisi, oşinografi ve hatta meteoroloji alanındaki araştırmacılar için nihai çözüm olabilir.”
Araştırmacılar daha sonra; sistemin daha uzak mesafelerde çalışabileceğini ve aynı anda daha fazla sensörle iletişim kurabileceğini göstermeyi amaçlamaktadır. Ayrıca, sistemin ses ve düşük çözünürlüklü görüntüler iletip iletemediğini test etmeyi umuyorlar.
