Ogni nuova conoscenza di solito passa attraverso tre fasi: 1. "Sciocchezze!" 2. "E se davvero…" 3. "Chi non lo sa!"
Una comunicazione radio affidabile e di alta qualità svolge un ruolo importante nel garantire la sicurezza della navigazione e per il buon esito delle ostilità. Un gruppo di specialisti della divisione scientifica del System Center Pacific, Space and Naval Warfare (SPAWAR), impegnato nella ricerca nel campo delle comunicazioni radio, radar, meteorologia e oceanografia nell'interesse della US Navy, ha proposto una soluzione originale al problema di congestione delle navi con sistemi di comunicazione.
L'attrezzatura radio-elettronica di una moderna nave da combattimento del tipo "Arlie Burke" comprende circa 80 antenne per vari scopi. I dispositivi di ricezione e trasmissione creano numerose interferenze reciproche durante il funzionamento: gli ingegneri hanno richiesto studi speciali per determinare lo schema del loro posizionamento razionale. Inoltre, le antenne navali convenzionali presentano una serie di svantaggi: sono ingombranti, pesanti, facilmente vulnerabili in battaglia e durante una tempesta richiedono alberi alti, il che aumenta la firma radar della nave. In un dato momento, almeno la metà di queste antenne sono spente e non utilizzate, da qui la conclusione che è necessario creare strutture pieghevoli.
Nel 2007, gli specialisti SPAWAR hanno sviluppato una tecnologia che utilizza la conduttività elettrica e l'induzione magnetica dei sali metallici contenuti nell'acqua di mare per ricevere e trasmettere onde radio. Infatti, se l'acqua di mare è un buon conduttore elettrico, allora perché un getto di liquido non è in grado di sostituire una tradizionale antenna metallica? Un'invenzione assolutamente geniale e semplice.
Dalla teoria alla pratica, c'era solo un passo: con l'aiuto di una pompa dell'acqua, i ricercatori hanno assemblato una fontana primitiva, un dispositivo che emette un flusso di acqua di mare attraverso un induttore collegato a un trasmettitore portatile. C'è molta acqua fuori dalla nave, quindi nessuno sperimenterà una carenza di questo materiale di consumo. I segnali vengono trasmessi e ricevuti dall'"antenna ad acqua" mediante induzione elettromagnetica convenzionale. E niente nanotecnologie!
L'altezza del getto determina la frequenza su cui è sintonizzata l'antenna. Ad esempio, le onde radio UHF richiedono una fontana alta circa 2 piedi (0,6 metri) e VHF 6 piedi. Per ricevere le onde HF, avrai bisogno di una colonna d'acqua di 80 piedi (24 metri!). Tale getto è in grado di ricevere e trasmettere segnali nell'intervallo da 2 a 400 MHz. La sezione del getto determina la larghezza del canale (cioè la trasmissione di dati più voluminosi, ad esempio il video richiederà un getto d'acqua più spesso). L'intero sistema sta in una mano. Con il suo aiuto, i ricercatori di SPAWAR sono stati in grado di ricevere un segnale chiaro a una distanza di diverse decine di chilometri.
Il vantaggio di tali "antenne ad acqua" è lo spazio minimo richiesto per la loro installazione. Le antenne possono essere facilmente modificate per l'uso a qualsiasi frequenza installando ulteriori bobine di raccolta e ugelli spruzzatori. L'antenna ad acqua può essere formata a un costo minimo: il dispositivo consuma meno energia di una lampada da tavolo.
A differenza delle antenne metalliche standard, tutti gli elementi dell'antenna ad acqua sono praticamente privi di peso e facili da smontare. I parametri delle colonne d'acqua possono essere costantemente modificati a seconda dei tipi di antenne attualmente in uso. Secondo gli esperti di SPAWAR, dieci di queste antenne possono sostituire 80 di quelle tradizionali. Inoltre, l'effetto riflettente dell'acqua di mare è inferiore a quello del metallo, e se la nave ha bisogno della massima furtività, il comandante deve solo dare l'ordine di rimuovere semplicemente tutti i pilastri d'acqua.
Allo stesso tempo, prima di introdurre la loro invenzione nella vita reale, i ricercatori dovranno risolvere una serie di problemi difficili.
Ad esempio, un'antenna ad acqua è estremamente vulnerabile alle raffiche di vento: l'energia del getto verso l'alto è ridotta a zero, e quindi anche un vento debole strapperà la tela dell'antenna e, di conseguenza, rovinerà completamente la sua caratteristica di risonanza.
Gli scienziati di SPAWAR hanno nuovamente trovato una soluzione originale: è sufficiente racchiudere un flusso d'acqua in un tubo di plastica con la parte superiore chiusa. Ciò non solo eviterà gli effetti dannosi del vento e conserverà tutte le proprietà dell'"antenna ad acqua", ma consentirà anche di utilizzare ripetutamente lo stesso volume d'acqua (i ricercatori ritengono che la loro tecnologia possa essere utilizzata a terra, sostituendo la rami sporgenti delle antenne con belle fontane). Per quanto riguarda il posizionamento dell'acqua in un tubo di plastica, l'idea di SPAWAR non è nuova: tali opzioni di antenna esistono quando un nastro viene inserito in un involucro di plastica flessibile, che si attorciglia automaticamente sotto l'aria o la pressione dell'unità, come un nastro in un metro a nastro.
Inoltre, non è ancora chiaro quale sia il guadagno delle antenne ad acqua. A causa della non migliore conduttività della "colonna d'acqua", è probabile che l'efficienza ne risenta e sono possibili emissioni fuori banda.
Il principio di un'antenna ad acqua è così stupido e semplice che è semplicemente difficile credere che nessuno abbia indovinato prima. I burloni di SPAWAR devono aver spiato questa bella idea dalle balene: secondo alcuni rapporti, le balene avrebbero messo delle fontane per scambiarsi messaggi SMS. In qualche modo ho comunicato con loro - dicono che il segnale è debole, solo 2 strisce …
