Cercetarea oceanică, navigația submarină, cartografierea terenului subacvatic, observarea obiectelor sub apă (tehnologia sonarului, spre exemplu), toate se bazează pe sunet, care este în continuare cea mai bună modalitate de a transmite și de a recepționa informația prin apă.
Prin urmare, oamenii de știință ai Universității Stanford au considerat adecvat să încerce construirea celui mai performant hidrofon (microfon acvatic), unul care poate recepționa cele mai slabe, dar și cele mai puternice sunete. Dispozitivul deja asamblat este capabil să funcționeze chiar și la 10.000 de metri sub apă, acolo unde presiunea este de 1.000 de ori mai mare decât la suprafață. Inspirația cercetătorilor a venit de la sistemele auditive ale balenelor.
Unele balene care se scufundă în apă până la adâncimi foarte mari, cum sunt balenele Orca, își pot modifica presiunea din urechea internă pentru a o adapta presiunii din jurul lor, ceea ce le sporește capital acuitatea auditivă. Cercetătorii de la Stanford au construit un hidrofon capabil de același procedeu. Senzorul său are trei diafragme din siliciu, fiecare de o sută de ori mai subțire decât un fir de păr uman și acoperită cu mii de cavități minuscule, care permit trecerea apei.
Cu cât dispozitivul coboară mai adânc, cu atât mai multă apă pătrunde în incinte, egalizând presiunea și sporind sensibilitatea la sunet a senzorului. Procedura a rezolvat o problemă, dar a creat în schimb una nouă. Diafragmaele se deplasează foarte puțin atunci când sunt lovite de sunet, mai ales la adâncimi mari, pentru că apa este considerată incompresibilă.
Cele mai slabe sunete din ocean vor mișca diafragma cu numai 0,00001 nanometri, ceea ce înseamnă aproape a zecea mia parte din diametrul unui atom. Deplasarea este atât de subtilă, încât face să pară că întreaga abordare este sortită eșecului. Dar, savanții au descoperit că mișcarea, chiar infinitezimală, poate fi detectată cu ajutor laserelor.
Așadar, în hidrofonul celor de la Stanford, un cablu de fibră optică ramificat intră în senzor; o ramificație este prevăzută cu un laser, iar cealaltă cu un detector optic. Laserul luminează diafragmele, iar acestea reflectă lumina către detectorul optic, care traduce reflecțiile într-o formă de măsurare a sunetului.
Hidrofonul poate recepta o gamă de 160 de decibeli – adică, pentru comparație, de la o șoaptă într-o bibliotecă și până la explozia unei tone de TNT la 20 de metri distanță, fără a distorsiona sunetul. La limita de frecvențe joase, dispozitivul interceptează mai ales huruitul activității seismice a planetei. La capătul de frecvențe înalte, detectează sunetul moleculelor de apă care ricoșează din senzor.
Sursa
Foto: coherentimages.com
