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Nous pouvons discuter avec des astronautes à bord de la Station spatiale internationale et regarder des images en direct des hauteurs gelées de l’Everest. Mais communiquer avec un sous-marin ou un plongeur n’est pas si facile.

L’absence de méthodes viables de partage de données entre des dispositifs sous-marins et aériens a longtemps été une source de frustration pour les scientifiques, les ingénieurs, les plongeurs et les responsables militaires. Mais des chercheurs du MIT ont mis au point une méthode susceptible de révolutionner la communication sous-marine.

Un système de communication eau-air

«Ce que nous avons démontré, c’est qu’il est réellement possible de communiquer de l’eau à l’air, ce qui a été un problème de longue date», explique Fadel Adib, professeur au Media Lab du MIT, qui a dirigé la recherche.

La difficulté provenait du fait que les capteurs sous-marins et aériens utilisent différents types de signaux. Les signaux radio qui fonctionnent parfaitement dans l’air voyagent mal dans l’eau. Les signaux sonar utilisés par les capteurs sous-marins réfléchissent à la surface de l’eau plutôt que d’atteindre l’air.

Les chercheurs du MIT ont conçu un système utilisant un transmetteur sous-marin pour envoyer des signaux sonar à la surface, ce qui produit des vibrations correspondant aux 1 et aux 0 des données. Un récepteur de surface lit et décode ensuite ces minuscules vibrations. Les chercheurs appellent ce système TARF (translational acoustic-RF communication).

Plusieurs utilisations potentielles

Le TARF a un certain nombre d’utilisations potentielles dans le monde réel, explique Adib. Il pourrait être utilisé pour trouver des avions abattus sous l’eau en lisant les signaux des appareils sonar dans la boîte noire d’un avion. Il pourrait permettre aux sous-marins de communiquer avec la surface.

De lus, cela pourrait faciliter la recherche marine en permettant aux scientifiques de déployer des capteurs sous-marins, qui transmettent les données en temps réel. À l’heure actuelle, toutes les données collectées sous l’eau doivent être portées à la surface par l’appareil avant de pouvoir être examinées.

«Il est très difficile de surveiller l’océan, c’est pourquoi la plus grande partie de l’océan reste inexplorée», explique Adib. «Grâce à cette technologie, vous pouvez désormais déployer des capteurs et effectuer une surveillance continue et envoyer les données au monde extérieur. Vous pourriez étudier la vie marine et avoir accès à un tout nouveau monde qui est encore à notre portée aujourd’hui. »

Prochainement de la vidéo ?

À l’heure actuelle, cette technologie est à faible résolution, mais Adib pense qu’elle pourrait un jour être utilisée pour diffuser de la vidéo. «La surface de l’océan est un obstacle majeur au transfert de données et à la communication», explique Emmett Duffy, directeur du réseau d’observatoires marins Tennenbaum du Smithsonian.

«Les scientifiques de la mer utilisent plusieurs capteurs que nous devons actuellement récupérer sous l’eau pour télécharger les données. Si ces données pouvaient être transmises par voie aérienne, comme cela peut être le cas pour les capteurs terrestres, cela pourrait révolutionner plusieurs domaines de la recherche en biologie marine. »

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Duffy explique que la communication sous-marine-aérienne pourrait permettre d’obtenir des données de suivi de grands animaux marins équipés d’émetteurs sans avoir à les récapturer. Ce qui pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre les ères de migration et d’habitat.

Suivre des créatures sous-marines

Il pourrait également être utilisé pour extraire automatiquement des données de capteurs sous-marins in situ, laissant les scientifiques suivre les espèces d’algues nuisibles ou d’autres animaux à mesure qu’ils passent. Cela pourrait également aider les plongeurs à mener des enquêtes biologiques pour utiliser des outils en ligne sous l’eau.

Adib et son étudiant de troisième cycle, Francesco Tonolini, ont coécrit un article sur cette technologie qu’ils ont présentée lors d’une conférence sur la communication de données en août. L’étude initiale de validation de principe a été menée dans la piscine du MIT à des profondeurs maximales d’environ 3 ou 3,6 mètres.

Les prochaines étapes pour les chercheurs sont de voir si le TARF est utilisable à de plus grandes profondeurs. «Nous voulons être en mesure de prendre cela à l’état sauvage et de le faire fonctionner à des dizaines, des centaines, et même des milliers de mètres sous l’eau», explique Adib.

L’équipe expérimente également le bon fonctionnement de cette technologie dans des conditions variables – vagues élevées, tempêtes, parmi des bancs de poissons très abondants. Ils veulent aussi voir s’ils peuvent faire fonctionner cette technologie dans l’autre sens, l’air vers l’eau. Cela permettrait aux scientifiques de communiquer avec des appareils sous-marins; par exemple, réinitialiser les paramètres sur un moniteur marin.

Une démonstration très intéressante

« Il s’agit d’une démonstration très intéressante, à une échelle limitée, du potentiel de l’utilisation du radar à micro-ondes comme lien entre un appareil aéroporté et un système acoustique sous-marin », a déclaré Jeff Neasham, professeur à l’Université de Newcastle au Royaume-Uni. qui a étudié l’acoustique sous-marine.

“Comme l’ont noté les auteurs, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour étudier l’évolutivité du système, pour voir si des niveaux de puissance utiles peuvent être obtenus pour des canaux aériens et maritimes, et pour comprendre les effets des conditions de vagues plus réalistes sur la surface de la mer.  »

Si cette technologie s’avère efficace dans des conditions réelles, attendez-vous à ce que les SMS lors de la plongée soient la dernière mode sous-marine.

Source : Smithsonian