Om meer te weten te komen over de mysterieuze oceanen, hebben onderzoekers van het MIT speciale sensors gebouwd.

Tijdens het kijken van de documentairereeks Blue Planet – over het zeeleven op aarde – werd Fadel Adib teleurgesteld. De adjunct-hoogleraar van het MIT Media Lab vond het jammer te horen dat we nog maar weinig kennis hebben over de diepe oceanen. Adib besloot een sensor te bouwen die vanaf de zeebodem informatie kan verzamelen over bijvoorbeeld de temperatuur en de stroming van het water.

Maar om deze sensors maanden – zo niet jaren – te laten werken, is een waterdichte batterij nodig die ook nog eens bestand is tegen hoge druk. Adib zag zo’n batterij niet zitten en bedacht samen met zijn collega’s van het MIT iets anders: een batterij-loos onderwatersysteem dat nauwelijks stroom gebruikt om data te versturen. Hun paper presenteerden ze onlangs op de SIGCOMM conferentie.

Binaire code

Het systeem maakt gebruik van twee verschijnselen. Allereerst het piëzo-elektrisch effect, waarbij trillingen in een bepaald materiaal een elektrische lading opwekken. Het tweede verschijnsel is backscatter, waarbij een ontvangen signaal wordt gereflecteerd naar de plek waar het vandaan kwam.

De onderwatersensor werkt als volgt. Een moederschip of boei aan het wateroppervlak stuurt een geluidsgolf naar de sensor. (Dit apparaat heeft dan wel een batterij nodig, maar deze is gemakkelijk te vervangen.) De piëzo-elektrische onderdelen van de sensor worden hierdoor heel licht gebogen en wekken een stroompje op. Met behulp van een energie-oogster kan het systeem dit stroompje opslaan in plaats van uitsturen.

Vervolgens gebruikt de sensor de opgewekte energie om de golf te reflecteren (backscattering) – of juist niet. De ontvanger aan het wateroppervlak registreert een 1 als het een signaal heeft teruggekregen en een 0 als dit niet het geval is. “Wanneer je een manier hebt gevonden om enen en nullen uit te zenden, kun je elke informatie versturen”, zegt Adib.

Buitenaardse ambities

Klinkt veelbelovend, maar het sturen van de informatie gaat op het moment nog niet snel. In een laboratoriumbad van het MIT haalde het systeem 3 kilobyte per seconde. Bovendien stonden de sensor en ontvanger toen slechts 10 meter van elkaar vandaan.

Desondanks heeft Adib grootse plannen met de onderwatersensors, en niet alleen op planeet Aarde. Zo oppert hij het systeem te gebruiken om data te verzamelen uit de ‘oceaanwerelden’ van Titan. Afgelopen juni maakte de NASA bekend in 2026 een drone te sturen naar deze grootste maan van Saturnus. Adib wil daar zijn steentje aan bijdragen. Hij en zijn collega’s hebben voor deze missie dus nog een aantal jaar de tijd om te sleutelen aan de sensors.

Bronnen: Underwater Backscatter Networking (PDF), The Maritime Executive, De Ingenieur

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!