Сучасні технології дослідження Світового океану роблять гігантський крок уперед завдяки розробці інноваційної акустичної лінзи. Дослідники створили пристрій, який дозволяє підводним дронам отримувати неймовірно чіткі зображення морського дна без використання громіздких та енергоємних суперкомп'ютерів. Довгий час головною проблемою підводної картографії залишалася недосконалість сонарних систем, що працюють в умовах екстремального тиску та великих глибин.

Проблематика картографування океану та обмеження сонарів

На сьогоднішній день супутники змогли закартографувати 100 відсотків морського дна, однак роздільна здатність цієї карти залишається вкрай низькою — близько 1,6 кілометра. Суднові багатопроменеві сонари на великій глибині забезпечують деталізацію лише від 15 до 50 метрів. Вчені переконані, що застосування підводних автономних дронів дозволяє наблизити вимірювальні прилади до дна, але тут виникає інша перешкода: для захисту обладнання та зменшення гідродинамічного опору випромінювачі сонара розміщують по вигнутому обтічнику. Викривлена форма купола деформує хвильовий фронт, звуковий промінь розширюється, втрачає потужність, а сучасні електронні системи корекції вимагають занадто багато енергії.

Інноваційна акустична лінза: конструкція та принцип роботи

Щоб вирішити цю фундаментальну інженерну проблему, дослідники розрахували характер спотворень і створили унікальну фізичну лінзу, яка коригує звукову хвилю ще до її проходження через обтічник. Ця розробка працює за аналогією до того, як оптична система скоригувала дзеркало космічного телескопа «Габбл». Конструкційно лінза складається з концентричних силіконових кілець, кожне з яких містить суворо вивірене співвідношення мікрочастинок вольфраму. Саме додавання вольфраму змінює швидкість проходження звуку через матеріал. Важливою перевагою є персоналізація: голографічну лінзу можна виготовляти індивідуально під геометрію купола конкретної моделі підводного апарата.

Польові випробування та перспективи вивчення підводних гір

Лабораторні та практичні тести вже довели високу ефективність винаходу. Використання лінзи звужує сонарний промінь з кута понад 65 градусів до 16-30 градусів. Під час польових випробувань на річці Цзюлун дрон успішно виявив занурену пластикову сферу на невеликій глибині, тоді як без лінзи ехо-сигнал повністю губився у природних відбиттях, а рівень перешкод знизився на 11,98 децибела. Експерти впевнені, що технологія дозволить детально дослідити понад 100 тисяч підводних гір заввишки понад 1000 метрів, з яких наразі вивчено менш ніж 0,1 відсотка. Наступним етапом стануть масштабні випробування лінзи в реальній морській воді.

Суперечливі дані

У той час як розробники заявляють про радикальне здешевлення та спрощення підводної розвідки завдяки відмові від потужних бортових комп'ютерів, деякі незалежні експерти висловлюють скептицизм щодо довговічності силіконово-вольфрамових композитних матеріалів в умовах агресивного солоного середовища та екстремальних тисків на великих глибинах. Проте перші лабораторні успіхи та польові тести на річці Цзюлун підтверджують працездатність фізичної корекції хвильового фронту.