Մասնագետները մշակել են ստորջրյա հեռախոս․ ինչպե՞ս է այն աշխատում և ու՞մ համար է օգտակար

Արդեն 1970-ականներին ջրասուզողները կատակով հարցնում էին․ «Կարողացար ջրի վրա, իսկ ջրի տակ կարո՞ղ ես», փոխելով հայտնի Smoke on the Water երգի բառերը։ Երկար ժամանակ ստորջրյա կապը իսկապես անհնարին էր։ Նավերն ու սուզանավերը օգտագործում են ռադիոհաղորդակցություն, սակայն ռադիոալիքները չեն անցնում ջրի տակ։ Ջրասուզողներին մնում էին միայն ժեստերը և ենթադրությունները։ Այժմ իրավիճակը փոխվել է։

Ռուսաստանցի ինժեներների խումբը՝ ՄՖՏԻ-ի, Բաումանի անվան ՄՊՏՀ-ի և Կոսիգինի անվան ՌՊՀ-ի մասնագետների մասնակցությամբ, մշակել է եզակի ստորջրյա հեռախոս, որը թույլ է տալիս ջրասուզողներին խոսել միմյանց հետ։ Այս տեխնոլոգիայի աշխատանքի մասին պատմել է նախագծի ղեկավար Դմիտրի Զատեկինը։

Ինչո՞ւ ռադիոկապը չի աշխատում ջրի տակ

Ջուրը հրաշալիորեն փոխանցում է ձայնը, ինչն արդեն միլիոնավոր տարիներ օգտագործում են կետերն ու դելֆինները։ Սակայն մարդիկ ծովային արարածներ չեն, և սովորական խոսքը ջրի տակ անհնար է։ Ռադիոհաղորդակցությունն էլ չի օգնում․ ստանդարտ հաճախությունները արագ խլանում են, իսկ երկարալիք կապի համար անհրաժեշտ են հսկայական ալեհավաքներ և հզոր ռադիոկայաններ։ Նման համակարգը անհնար է տեղավորել ջրասուզողի սարքավորման մեջ։

Այլընտրանքային տեխնոլոգիաները, օրինակ՝ ուլտրաձայնը, նույնպես կայուն արդյունք չեն տալիս։ Մարդու ականջը չի ընկալում ուլտրաձայնային ազդանշանները, իսկ այդ ալիքները վատ են գործում ստորջրյա բարդ պայմաններում։

Ինչպե՞ս է աշխատում ստորջրյա հեռախոսը

Մշակված սարքը կոմպակտ է և բարձր տեխնոլոգիական։ Այն աշխատում է հետևյալ կերպ․

1. Ջրասուզողը խոսում է կոկորդին ամրացված միկրոֆոնով։
2. Հատուկ ալգորիթմը մաքրում է ձայնը խանգարող աղմուկներից և վերածում թվային ֆորմատի։
3. Ստացված թվային ազդանշանը փոխանցվում է ջրով։
4. Երկրորդ ջրասուզողի ականջակալները ստանում են ազդանշանը, դեկոդավորում այն և վերարտադրում ձայնի տեսքով։

Կապի առավելագույն հեռավորությունը մոտ 1 կիլոմետր է։ Սա սարքը դարձնում է օգտակար մասնագիտական ջրասուզողների համար, ովքեր աշխատում են ստորջրյա օբյեկտների վրա, ինչպես նաև ակվամշակույթի (aquaculture) ոլորտի մասնագետների համար։ Ապագայում այս տեխնոլոգիան նախատեսվում է հարմարեցնել նաև սիրողական դայվինգի համար։

Կոմպակտություն և հզորություն

Գլխավոր մարտահրավերը բարդ էլեկտրոնիկան փոքր սարքում տեղավորելն էր, որը պետք է աշխատեր ստորջրյա կոշտ պայմաններում։ Լուծումը գտնվեց միափեղկ համակարգիչների (single-board computers) զարգացման շնորհիվ։

Ի՞նչ բաղադրիչներ են օգտագործվում հեռախոսում

• Arm Cortex-A76 հիմքով կոմպակտ պրոցեսոր, որն օգտագործում է ընդամենը 15 Վտ հոսանք։
• Հատուկ OEM-տարբերակ՝ առանց ավելորդ ինտերֆեյսների։
• Օպտիմիզացված նեյրոցանցային մոդել՝ ձայնի մշակման համար։
• Հիդրոակուստիկ մոդեմ՝ հիմնված պիեզոկերամիկական գլանի վրա։

Ինչո՞ւ է ձայնի փոխանցումը ջրի տակ բարդ խնդիր

Ակուստիկ ազդանշանի փոխանցումը ջրի միջով բախվում է բազմաթիվ խնդիրների․

• Աղմուկները խեղաթյուրում են ձայնը։
• Ալիքները ցրվում են և կորցնում ուժգնությունը։
• Ազդանշանի ուշացումը հանգեցնում է կապի խափանումների։

Արևմտյան նմանատիպ համակարգերը հաճախ ձախողվում էին ազդանշանի ուշացման պատճառով․ եթե այն ուշանում էր, ընդունիչը չէր հասկանում, թե ինչ անել, և կապը կորում էր։

Ռուսաստանցի ինժեներները լուծեցին այս խնդիրը Chirp Spread Spectrum (Chirp) տեխնոլոգիայի միջոցով։ Այս մեթոդը կիրառվում է ծայրահեղ պայմաններում, որտեղ կապը դժվարանցանելի է։ Այն ապահովում է ազդանշանի դիմադրողականությունը խանգարումների, անդրադարձերի և ջերմաստիճանի տատանումների նկատմամբ, ինչը հատկապես կարևոր է ստորջրյա միջավայրում։

Արդյո՞ք սա հեղափոխություն է ստորջրյա կապի ոլորտում

Նոր տեխնոլոգիան դեռևս փորձարկումների փուլում է, բայց մասնագիտական ջրասուզողները արդեն նշում են դրա հարմարավետությունը։ Ձայնը մնում է հստակ, սարքը հեշտ ինտեգրվում է սուզորդի հանդերձանքին, իսկ կապը հնարավոր է միանգամից մի քանի օգտատերերի միջև։

Իհարկե, տվյալների փոխանցման արագությունը դեռևս ցածր է՝ մոտ 67 բիթ/վայրկյան, սակայն խոսքի համար սա բավարար է։ Տեսանյութերի փոխանցումը հնարավոր չէ, բայց սարքի նպատակը ուղղակի ձայնային հաղորդակցությունն է, ոչ թե ուղիղ հեռարձակում։

Այս պահին հեռախոսը դեռ թանկ է լայն շուկայի համար, սակայն ապագայում տեխնոլոգիան կարող է դառնալ ստանդարտ սիրողական և մասնագիտական ջրասուզման ոլորտում։ Միգուցե ստորջրյա կապն ի վերջո դուրս գա ժեստերի ու նշանների սահմաններից՝ բացելով նոր հորիզոններ օվկիանոսների հետազոտողների համար։