תקשורת תת-ימית בתדר אולטרא נמוך
31 מרץ, 2017
הסוכנות למחקרי ביטחון מתקדמים (DARPA) הקציבה 23 מיליון דולר לפיתוח מערך תקשורת אלחוטי תת-ימי באמצעות אנטנות המבוססות על עקרון של זעזועים מכניים. הן מאפשרות לייצר גל נושא אלקטרומגנטי בטווח התדרים 3kHz-30kHz
הסוכנות האמריקאית למחקרי ביטחון מתקדמים (DARPA) יוזמת פרוייקט טכנולוגי חדש במטרה לפתח שיטת תקשורת אלחוטית אשר תפעל לטווחים ארוכים מאוד ותהיה יעילה גם מתחת לפני המים ומתחת לאדמה. הטכנולוגיה החדשה מיועדת לספק ערוץ תקשורת יעיל עם צוללות, יחידות מיוחדות הנמצאות בפעילות מבצעית באתרים מרוחקים מאוד ורובוטים תת-קרקעיים. הפרוייקט החדש, Mechanically Based Antenna-AMEBA, קיבל תקציב של 23 מיליון דולר, ואמור להתחיל לרוץ באוגוסט 2017.
המטרה היא לפתח טכנולוגיית תקשורת אלחוטית בתדרים נמוכים מ-30kHz, על-מנת לאפשר לשידורים לחדור דרך האדמה ודרך שכבות של מים. המשרד למיקרואלקטרוניקה העומד מאחורי הפרוייקט, מחפש הצעות חדשניות לבניית אנטנות שידור מכניות המייצרות גל נושא בתדרים נמוכים מאוד. הפרוייקט יפעיל שתי תוכניות במקביל: פיתוח יכולת תקשורת בתדרי 300Hz-3kHz, המכונים גם ULF, כלומר, Ultra low frequency. הם הוכיחו יכולת לחדור דרך תווך מוליך, כמו מים, אדמה, מתכת, סלעים ובניינים, ולכן מוגדרים כתקשורת חודרת (Penetrating RF). קבוצות אחרות יעסקו בפיתוח טכנולוגיות בתדרי 3kHz-30kHz. טווח התדרים הזה מכונה VLF, כלומר: Very Low Frequency.
אתגר טכנולוגי קשה במיוחד
לתדרי VLF יש יתרון נוסף, ודווקא באוויר החופשי: השפעת שכבת האטמוספירה הנמוכה על קרינה אלקטרומגנטית בתדרים האלה דומה להשפעת מוליכי גלים (waveguide) על קרינה בתדרים גבוהים, ולכן הטכנולוגיה מכונה גם בשם Propagating RF. פירוש הדבר שניתן לשדר ולקלוט שידורים באוויר ממרחקים גדולים מאוד. אולם אורך הגל שלהם נמדד באלפי מטרים, ולכן קשה מאוד לייצר אנטנות קליטה הולמות. כך למשל, אורך הגל האלקטרומגנטי של שידור בתדר של 10kHz הוא 30 ק"מ.
קשה מאוד לבנות אנטנה ברוחב של 30 ק"מ. בתקופת המלחמה הקרה, למשל, בנה הצי האמריקאי אנטנת שידור וקליטה בתדרי VLF בחצי-אי נידח במדינת מיין, כדי לתקשר עם צוללות ששהו מתחת למים. על-מנת לעמוד במשימה הוא נידרש לבנות 26 מגדלי שידור בגובה של יותר מ-300 מטר כל אחד, במיתחם עצום בשטח כולל של כ-800 אלף מ"ר.
מאפיינים טכניים ראשוניים
במסגרת פרוייקט AMEBA, מבקשת DARPA להשיג את המטרה באמצעות משדרים חסכוניים מסוג חדש בהספק נמוך מ-20W ובמשקל קטן מ-10 ק"ג. כלומר מתאימים למערכת הנישאת על גבו של חייל בודד. הפרוייקט מתמקד במשדרים בלבד, מכיוון שכיום כבר קיימת טכנולוגיית מקלטים לתדרים מהסוג הזה. הם צריכים לפעול באופן רציף. לא יתקבלו הצעות הדורשות קירור המערכת האלקטרונית או חלק ממנה אל מתחת לטמפרטורת החדר. טווח השידור שלהם צריך להיות לפחות 100 ק"מ.
כדי לעמוד במשימה הזו, DARPA החליטה להתמקד בגישה חדשה לגמרי בתחום אנטנות השידור והקליטה האלחוטיות: זעזוע מכני של גוף בעל מטען חשמלי מקוטב (דיפול), באופן אשר ייצר גל נושא אלקטרומגנטי בתדר נמוך מאוד. הדבר דורש ביצוע פרוייקטי מחקר בסיסיים מאוד לפיתוח חומרים חדשים בעלי תכונות מגנטיות מיוחדות. תכנון צורות ומבנים מיוחדים שיאפשרו לשדר את האותות החשמליים ופיתוח טכנולוגיות מכניות המאפשרות להזיז מגנטים ומוליכים חשמליים בקצבים המייצרים אותות RF.
"בעיית התקשורת הניידת בתדרים נמוכים היתה כל-כך קשה לפתרון, שכמעט ולא נעשתה בה התקדמות בשנים האחרונות", הסביר מנהל פרוייקט האנטנה המכנית ב-DARPA, טרוי אולסון. "פרוייקט AMEBA צפוי לשנות את המצב הזה. מאמץ של חדשנות בתחום הזה ייתן ללוחמים שלנו ערוץ תקשורת חדש וחשוב ביותר, שלא עמד לרשותם לפני-כן".
פורסם בקטגוריות: חדשות , תעופה וביטחון , תקשורת
כתבות נוספות העשויות לעניין אותך
