پیمایش در زیر یخ های قطب شمال

تیمی از مهندسان MIT روشی ناوبری را برای وسایل نقلیه خودمختار ایجاد کرده اند تا بتوانند بدون GPS در اقیانوس منجمد شمالی حرکت کنند.

به گارش خبرگزاری علم و فناوری از اردبیل و به نقل از MIT نیوز؛ فعالیتهای زیادی در زیر گستره وسیع و یخی یخ و برف در قطب شمال وجود دارد. تغییرات آب و هوایی لایه یخی را که قسمت اعظم اقیانوس منجمد شمالی را پوشانده تغییر داده است. مناطقی از آب که قبلا توسط یک بسته یخ جامد پوشانده می شد ، اکنون توسط لایه های نازکی به عمق فقط 3 فوت پوشانده شده است. در زیر یخ ها ، یک لایه گرم آب ، بخشی از لنز Beaufort ، باعث تغییر آرایش محیط آبزیان شده است.

برای درک دانشمندان از نقشی که این محیط در حال تغییر در اقیانوس منجمد شمالی در تغییرات آب و هوایی جهانی دارد ، نیاز به نقشه برداری از اقیانوس زیر پوشش یخی است.

تیمی از مهندسان و افسران نیروی دریایی MIT به سرپرستی هنریک اشمیت ، استاد مهندسی مکانیک و اقیانوس ، در تلاشند تا تغییرات محیطی ، تأثیر آنها در انتقال صوتی زیر سطح و چگونگی تأثیر این تغییرات بر ناوبری و ارتباطات وسایل نقلیه زیر یخ را درک کنند.

اساساً ، آنچه می خواهیم درک کنیم این است که این محیط جدید قطب شمال که با تغییرات آب و هوایی جهانی ایجاد شده چگونه بر استفاده از صدای زیر آب برای ارتباطات ، ناوبری و سنجش تأثیر می گذارد؟" اشمیت توضیح می دهد.

Autonomous vehicle photographed underwater

برای پاسخ به این سوال ، اشمیت با اعضای آزمایشگاه سیستم های خودکار سنجش دریایی (LAMSS) از جمله دانیل گودوین و بردلی هوارد ، دانشجویان تحصیلات تکمیلی برنامه مشترک MIT-Woods Hole موسسه اقیانوس شناسی در مهندسی اقیانوس شناسی به قطب شمال سفر کرد.

با کمک مالی از طرف دفتر تحقیقات نیروی دریایی ، تیم در ICEX - یا تمرین یخ - 2020 شرکت کرد ، یک برنامه سه هفته ای که توسط نیروی دریایی ایالات متحده برگزار می شود ، جایی که پرسنل نظامی ، دانشمندان و مهندسان در کنار یکدیگر کار می کنند و انواع مختلفی از پروژه ها و ماموریت های تحقیقاتی را اجرا می کنند .

یک آبراه استراتژیک

تغییر سریع محیط در قطب شمال تأثیرات گسترده ای دارد. علاوه بر دادن اطلاعات بیشتر به محققان در مورد تأثیر گرم شدن کره زمین و تأثیرات آن بر پستانداران دریایی ، یخ رقیق کننده می تواند به طور بالقوه خطوط حمل و نقل و مسیرهای تجاری جدیدی را در مناطقی که قبلا غیرقابل عبور بودند باز کند.

شاید برای نیروی دریایی ایالات متحده بسیار مهم ، درک محیط تغییر یافته از اهمیت ژئوپلیتیکی نیز برخوردار باشد.

گودوین می گوید: اگر محیط قطب شمال در حال تغییر باشد و ما آن را درک نکنیم ، این می تواند از نظر امنیت ملی پیامدهایی داشته باشد.

چندین سال پیش ، اشمیت و همکارش آرتور باگرویر ، استاد مهندسی مکانیک و اقیانوس ، از اولین کسانی بودند که تشخیص دادند که آبهای گرمتر ، بخشی از لنز Beaufort ، همراه با تغییر ترکیب یخ ، بر نحوه حرکت صدا در آب تأثیر می گذارد.

برای پیمایش موفقیت آمیز در سراسر قطب شمال ، نیروی دریایی ایالات متحده و دیگر نهادها در منطقه باید بفهمند که چگونه این تغییرات در انتشار صدا بر توانایی وسیله نقلیه برای برقراری ارتباط و پیمایش از طریق آب تأثیر می گذارد.

با استفاده از یک وسیله نقلیه زیر آب و خودمختار (AUV) ساخته شده توسط General Dynamics-Mission Systems (GD-MS) و سیستمی از سنسورهای ساخته شده توسط بویه های ساخته شده توسط موسسه اقیانوس شناسی Woods Hole ، اشمیت و تیمش ، Dan McDonald و Josiah DeLange از GD-MS ، قصد دارد یک مفهوم ارتباط صوتی و ناوبری یکپارچه را نشان دهد.

این چارچوب که توسط اعضای LAMSS Supun Randeni ، EeShan Bhatt ، Rui Chen و Oscar Viquez و همچنین دانش آموز LAMSS Toby Schneider از GobySoft LLC پشتیبانی و توسعه داده شد ، به وسایل نقلیه اجازه می دهد با دقت سطح GPS از طریق آب حرکت کنند استخدام حسگرهای اقیانوس شناسی برای جمع آوری داده ها.

گودوین اضافه می کند: برای اینکه ثابت کنیم می توانید از این مفهوم ناوبری در قطب شمال استفاده کنید ، ابتدا باید اطمینان حاصل کنیم که محیطی را که در آن کار می کنیم کاملاً درک می کنیم.

درک محیط زیر

تیم تحقیقاتی پس از ورود به اردوگاه یخی Arctic Submarine Lab بهار گذشته ، تعدادی کاوشگر هدایت-دما تا عمق برای جمع آوری داده ها در مورد محیط آبزیان در قطب شمال مستقر کرد.

هوارد ، مسئول نظارت بر تغییرات محیطی ستون آب در سراسر ICEX می گوید: با استفاده از دما و شوری به عنوان تابعی از عمق ، مشخصات سرعت صدا را محاسبه می کنیم. این به ما کمک می کند تا بفهمیم مکان AUV برای برقراری ارتباط خوب است یا بد؟

به دلیل نحوه خم شدن صدا در آب ، از طریق مفهومی موسوم به قانون Snell ، امواج فشار شبیه به سینوس در بعضی از قسمت های ستون آب جمع می شوند و در قسمت های دیگر پراکنده می شوند. درک مسیرهای انتشار کلید پیش بینی مکان های خوب و بد برای عملکرد AUV است.

برای نقشه برداری از نواحی آب با خصوصیات صوتی بهینه ، هوارد نسبت سیگنال به نویز سنتی (SNR) را با استفاده از متریک معروف به مجازات چند راهی (MPP) اصلاح کرد ، که مناطقی را که AUV پژواک دریافت می کند مجازات می کند پیام ها در نتیجه ، وسیله نقلیه اولویت خود را در مناطقی با ضریب بازتاب کمتر قرار می دهد.

این داده ها به تیم امکان می دهد دقیقاً محل قرارگیری وسیله نقلیه در ستون آب را برای ارتباطات بهینه که منجر به ناوبری دقیق می شود ، شناسایی کند.

در حالی که هوارد داده هایی را در مورد چگونگی ویژگی های تأثیر آب بر صوت جمع آوری می کرد ، گودوین بر چگونگی انعکاس صدا و انعکاس صدا از یخ های همیشه در حال تغییر سطح متمرکز شد.

برای بدست آوردن این داده ها ، AUV مجهز به دستگاهی بود که حرکت خودرو را نسبت به یخ بالا اندازه گیری می کرد. این صدا توسط چندین گیرنده متصل به پهلوگیری آویزان از یخ گرفته شد.

سپس داده ها از وسیله نقلیه و گیرنده ها توسط محققان برای محاسبه دقیق مکانی که وسیله نقلیه در یک زمان مشخص است استفاده شد. این اطلاعات مربوط به مکان ، همراه با داده هایی که هوارد در محیط صوتی در آب جمع آوری کرده است ، مفهوم جدیدی برای ناوبری برای مسافرت در دریای قطب شمال ارائه می دهد.

حفاظت از قطب شمال

پس از یک سری شکست و چالش به دلیل عدم بخشش در قطب شمال ، تیم توانست با موفقیت مفهوم ناوبری خود را اثبات کند. به لطف تلاش های تیم ، عملیات دریایی و کشتی های تجاری آینده ممکن است بتوانند از شرایط تغییر یافته در قطب شمال استفاده کنند تا دقت ناوبری را به حداکثر برسانند و ارتباطات زیر آب را بهبود ببخشند.

هاوارد می گوید: کار ما می تواند توانایی نیروی دریایی ایالات متحده را برای استفاده ایمن و موثر از زیردریایی زیر یخ برای مدت طولانی افزایش دهد.

هوارد اذعان می کند که علاوه بر تغییر در فضای فیزیکی ، جو ژئوپلیتیک نیز همچنان در حال تغییر است. این تنها نیاز به بهبود ناوبری در قطب شمال را تقویت می کند.

وی افزود: هدف نیروی دریایی ایالات متحده حفظ صلح و محافظت از تجارت جهانی با اطمینان از آزادی دریانوردی در سراسر اقیانوس های جهان است. مفهوم ناوبری که در طول ICEX ثابت کردیم برای کمک به نیروی دریایی در آن مأموریت است.

انتهای پیام/

زمان انتشار: سه شنبه ۷ اردیبهشت ۱۴۰۰ - ۰۷:۰۰:۰۰

شناسه خبر: 95757

مطالب مرتبط :
آب و هوا

تاثیر تغییرات آب و هوایی بر تکامل حشرات اقیانوسی

دانشمندان دانشگاه ملی سنگاپور ژنتیک سه گونه اسکیت باز اقیانوس را که با شبکه های غوطه وری در شرق اقیانوس آرام جمع آوری شده اند ، بین هاوایی و پرو جمع آوری کردند.

سنتز و تولید۱۰نانو هیبرید پر کاربرد تا سنتر نانو هیبریدی استراتژیک برای رنگ‌ها و پوشش‌های دریایی

توسط محققان شرکت پیشگامان ایده‌پردازی و طراحی جامدات؛

نانوهیبریدهای پرکاربرد و استراتژیک سنتز و تولید شد

هادی شمس پور، اظهار کرد: برای اولین بار در کشور ۱۰ نانو هیبرید پر کاربرد همچنین نانو هیبریدی استراتژیک برای رنگ‌ها و پوشش‌های دریایی طراحی و سنتز کرده ایم.

۴۳ مورد بیماری عصبی نادر مرتبط با موارد کووید۱۹ در ۲۱ کشور از جمله ایران/ سه مورد نیز مرتبط با واکسن آسترازنکا

محققان بیمارستان متودیست هیوستون؛

۴۳ مورد بیماری عصبی نادر مرتبط با کووید۱۹/ سه مورد مرتبط با واکسن آسترازنکا

محققان ۴۳ مورد بیماری عصبی نادر از بیماران مبتلا به کووید۱۹ شناسایی کرده‌اند که ۷ مورد از ایران است، واکسن آسترازنکا هم منجر به سه مورد شده است.

نانو

اولین ترانزیستور قابل چاپ در جهان کاملاً قابل بازیافت با آب و صدا است

مهندسان دانشگاه دوک اولین الکترونیکی چاپی کاملاً قابل بازیافت در جهان را تولید کرده اند که به شکل ترانزیستور قابل نمایش است و می تواند با کمک آب و امواج صوتی به بلوک های اصلی آن تقلیل یابد.

کار جهادی

فرمانده سپاه حضرت عباس(ع) استان اردبیل مطرح کرد:

کار جهادی و روحیه انقلابی، مهمترین مولفه مقابله با کرونا

فرمانده سپاه حضرت عباس(ع) استان اردبیل گفت: کار جهادی و روحیه انقلابی بعنوان مهمترین مولفه مقابله با کرونا است.

خرچنگ

مواد شبه ژلاتینی مصنوعی از کشش و قدرت زیر شکم تقلید می کنند

مهندسان MIT ماده ای مبتنی بر هیدروژل ساخته است که از ساختار شکم خرچنگ تقلید می کند.

دوقطبی که جامعه را شرطی کند یک مسیر انحرافی و نادرست است

رئیس مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی در ویژه برنامه شنبه‌های انتخاباتی گفت:

دوقطبی که جامعه را شرطی کند یک مسیر انحرافی و نادرست است

علیرضا زاکانی رئیس مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی در ویژه برنامه شنبه‌های انتخاباتی کمیته استانی انتخابات ۱۴۰۰ بسیج اساتید استان اصفهان گفت:دوقطبی که جامعه را شرطی کند یک مسیر انحرافی و نادرست است.

دیدگاه ها و نظرات :
نام کامل وارد شود
دقیق و صحیح وارد شود
لطفا فارسی و خوانا باشد
captcha
ارسال
اشتراک گذاری مطالب