Każda nowa wiedza zwykle przechodzi przez trzy etapy: 1. „Bzdura!” 2. "A jeśli naprawdę…" 3. "Kto tego nie wie!"
Niezawodna i wysokiej jakości łączność radiowa odgrywa ważną rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa nawigacji i pomyślnym prowadzeniu działań wojennych. Grupa specjalistów z pionu naukowego System Center Pacific, Space and Naval Warfare (SPAWAR), zajmujących się badaniami z zakresu radiokomunikacji, radarów, meteorologii i oceanografii w interesie Marynarki Wojennej USA, zaproponowała oryginalne rozwiązanie problem przeciążenia statków systemami łączności.
Wyposażenie radioelektroniczne nowoczesnego okrętu bojowego typu „Arlie Burke” obejmuje około 80 anten o różnym przeznaczeniu. Urządzenia odbiorcze i nadawcze powodują liczne wzajemne zakłócenia podczas pracy - inżynierowie wymagali specjalnych badań, aby określić schemat ich racjonalnego rozmieszczenia. Ponadto konwencjonalne anteny okrętowe mają szereg wad – są nieporęczne, ciężkie, łatwo podatne na ataki w walce, a podczas sztormu wymagają wysokich masztów, co zwiększa sygnaturę radarową okrętu. W danym momencie co najmniej połowa tych anten jest wyłączona i nieużywana, stąd wniosek, że konieczne jest tworzenie konstrukcji składanych, nasuwa się sam.
W 2007 roku specjaliści SPAWAR opracowali technologię wykorzystującą przewodnictwo elektryczne i indukcję magnetyczną soli metali zawartych w wodzie morskiej do odbioru i transmisji fal radiowych. Rzeczywiście, jeśli woda morska jest dobrym przewodnikiem elektrycznym, to dlaczego strumień cieczy nie jest w stanie zastąpić tradycyjnej anteny metalowej? Absolutnie genialny i prosty wynalazek.
Od teorii do praktyki był tylko jeden krok: za pomocą pompy wodnej naukowcy zmontowali prymitywną fontannę - urządzenie wyrzucające strumień wody morskiej przez cewkę indukcyjną podłączoną do przenośnego nadajnika. Na zewnątrz statku jest mnóstwo wody, więc nikomu nie zabraknie tego sprzętu eksploatacyjnego. Sygnały są przesyłane i odbierane z „anteny wodnej” za pomocą konwencjonalnej indukcji elektromagnetycznej. I bez nanotechnologii!
Wysokość strumienia określa częstotliwość dostrojenia anteny. Na przykład fale radiowe UHF wymagają fontanny o wysokości około 2 stóp (0,6 metra), a VHF 6 stóp. Aby odbierać fale HF, potrzebujesz 80 stóp słupa wody (24 metry!). Taki odrzutowiec jest w stanie odbierać i przesyłać sygnały w zakresie od 2 do 400 MHz. Przekrój strumienia określa szerokość kanału (tj. transmisja większej ilości danych, na przykład wideo, będzie wymagała grubszego strumienia wody). Cały system mieści się w jednej ręce. Z jego pomocą badaczom SPAWAR udało się otrzymać wyraźny sygnał z odległości kilkudziesięciu kilometrów.
Zaletą takich „anten wodnych” jest minimalna przestrzeń wymagana do ich instalacji. Anteny można łatwo modyfikować do użytku z dowolną częstotliwością, instalując dodatkowe wężownice kolektora i dysze natryskowe. Antenę wodną można uformować niewielkim kosztem - urządzenie zużywa mniej energii niż lampa stołowa.
W przeciwieństwie do standardowych anten metalowych, wszystkie elementy anteny wodnej są praktycznie nieważkie i łatwe w demontażu. Parametry słupów wodnych mogą być stale zmieniane w zależności od aktualnie używanych typów anten. Według ekspertów SPAWAR, dziesięć takich anten może zastąpić 80 tradycyjnych. Ponadto, efekt odbijania wody morskiej jest mniejszy niż metalu, a jeśli okręt potrzebuje maksymalnej niewidzialności, dowódca musi tylko wydać rozkaz usunięcia wszystkich słupów wodnych.
Jednocześnie, zanim wprowadzą swój wynalazek do realnego życia, badacze będą musieli rozwiązać szereg trudnych problemów.
Na przykład antena wodna jest niezwykle podatna na podmuchy wiatru - energia strumienia do góry zostaje zredukowana do zera, a wtedy nawet słaby wiatr rozerwie płótno anteny iw rezultacie całkowicie zepsuje jej charakterystykę rezonansową.
Naukowcy SPAWAR ponownie znaleźli oryginalne rozwiązanie: wystarczy zamknąć strumień wody w plastikowej rurce z zamkniętym wieczkiem. Pozwoli to nie tylko zapobiec szkodliwym skutkom wiatru i zachować wszystkie właściwości „anteny wodnej”, ale także pozwoli na wielokrotne wykorzystanie tej samej ilości wody (naukowcy uważają, że ich technologię można zastosować na lądzie, zastępując wystające gałęzie anten z pięknymi fontannami). Jeśli chodzi o umieszczenie wody w plastikowej tubie, pomysł SPAWAR nie jest nowy - takie opcje anteny istnieją, gdy taśma jest umieszczona w elastycznej plastikowej osłonie, samoskręcającej się pod ciśnieniem powietrza lub napędu, jak taśma w taśmie mierniczej.
Ponadto nadal nie jest jasne, jaki jest zysk anten wodnych. Ze względu na nie najlepszą przewodność „słupy wody”, wydajność prawdopodobnie ucierpi i możliwe są emisje pozapasmowe.
Zasada działania anteny wodnej jest tak głupia i prosta, że aż trudno uwierzyć, że nikt wcześniej nie odgadł. Dowcipnisi SPAWARA musieli wypatrzyć ten piękny pomysł od wielorybów: według niektórych raportów wieloryby wypuszczają fontanny, aby wysyłać sobie nawzajem wiadomości SMS. Jakoś się z nimi porozumiełem - mówią, że sygnał jest słaby, tylko 2 paski …
