Elke nieuwe kennis doorloopt gewoonlijk drie fasen: 1. "Onzin!" 2. "En als het echt …" 3. "Wie weet dat niet!"
Betrouwbare en hoogwaardige radiocommunicatie speelt een belangrijke rol bij het waarborgen van de veiligheid van de navigatie en voor het succesvol voeren van vijandelijkheden. Een groep specialisten van de wetenschappelijke afdeling van System Center Pacific, Space and Naval Warfare (SPAWAR), die zich bezighouden met onderzoek op het gebied van radiocommunicatie, radar, meteorologie en oceanografie in het belang van de Amerikaanse marine, stelde een originele oplossing voor de probleem van congestie van schepen met communicatiesystemen.
De radio-elektronische uitrusting van een modern gevechtsschip van het type "Arlie Burke" omvat ongeveer 80 antennes voor verschillende doeleinden. Ontvangende en zendende apparaten veroorzaken tijdens het gebruik talloze wederzijdse interferentie - ingenieurs hadden speciale studies nodig om het schema van hun rationele plaatsing te bepalen. Bovendien hebben conventionele scheepsantennes een aantal nadelen: ze zijn omvangrijk, zwaar, gemakkelijk kwetsbaar in de strijd en tijdens een storm hebben ze hoge masten nodig, wat de radarsignatuur van het schip vergroot. Op elk moment is minstens de helft van deze antennes uitgeschakeld en niet gebruikt, vandaar de conclusie dat het nodig is om opvouwbare structuren te maken.
In 2007 ontwikkelden SPAWAR-specialisten een technologie die gebruik maakt van elektrische geleidbaarheid en magnetische inductie van metaalzouten in zeewater om radiogolven te ontvangen en uit te zenden. Als zeewater inderdaad een goede elektrische geleider is, waarom kan een vloeistofstraal dan niet een traditionele metalen antenne vervangen? Een absoluut ingenieuze en eenvoudige uitvinding.
Van theorie naar praktijk was er maar één stap: met behulp van een waterpomp monteerden de onderzoekers een primitieve fontein - een apparaat dat een stroom zeewater spuwde door een spoel die was aangesloten op een draagbare zender. Er is voldoende water buiten het schip, dus niemand zal een tekort aan dit verbruiksartikel ervaren. Signalen worden verzonden en ontvangen van de "waterantenne" door middel van conventionele elektromagnetische inductie. En geen nanotechnologie!
De straalhoogte bepaalt de frequentie waarop de antenne is afgestemd. UHF-radiogolven vereisen bijvoorbeeld een fontein van ongeveer 2 voet (0,6 meter) hoog en VHF 6 voet. Om HF-golven te ontvangen, heb je een waterkolom van 80 voet (24 meter!) nodig. Een dergelijke jet is in staat signalen te ontvangen en uit te zenden in het bereik van 2 tot 400 MHz. Het gedeelte van de straal bepaalt de breedte van het kanaal (d.w.z. de overdracht van meer volumineuze gegevens, bijvoorbeeld video, vereist een dikkere waterstraal). Het hele systeem past in één hand. Met zijn hulp konden SPAWAR-onderzoekers een duidelijk signaal ontvangen op een afstand van enkele tientallen kilometers.
Het voordeel van dergelijke "waterantennes" is de minimale ruimte die nodig is voor hun installatie. Antennes kunnen eenvoudig worden aangepast voor gebruik op elke frequentie door extra collectorspoelen en sproeikoppen te installeren. De waterantenne kan tegen minimale kosten worden gevormd - het apparaat verbruikt minder stroom dan een tafellamp.
In tegenstelling tot standaard metalen antennes zijn alle elementen van de waterantenne praktisch gewichtloos en eenvoudig te demonteren. De parameters van de waterkolommen kunnen voortdurend worden gewijzigd, afhankelijk van de typen antennes die momenteel in gebruik zijn. Volgens SPAWAR-experts kunnen tien van dergelijke antennes 80 traditionele vervangen. Bovendien is het reflecterende effect van zeewater minder dan dat van metaal, en als het schip maximale stealth nodig heeft, hoeft de commandant alleen maar het bevel te geven om alle waterpilaren eenvoudig te verwijderen.
Tegelijkertijd zullen onderzoekers, voordat ze hun uitvinding in het echte leven introduceren, een aantal moeilijke problemen moeten oplossen.
Een waterantenne is bijvoorbeeld extreem kwetsbaar voor windstoten - de energie van de straal naar de top wordt teruggebracht tot nul, en dan zal zelfs een zwakke wind het canvas van de antenne scheuren en als gevolg daarvan de resonantiekarakteristiek volledig bederven.
Wetenschappers van SPAWAR hebben weer een originele oplossing gevonden: het is voldoende om een stroom water in een plastic buis met een gesloten top te omsluiten. Dit voorkomt niet alleen de schadelijke effecten van wind en behoudt alle eigenschappen van de "waterantenne", maar maakt het ook mogelijk om dezelfde hoeveelheid water herhaaldelijk te gebruiken (de onderzoekers zijn van mening dat hun technologie op het land kan worden gebruikt, ter vervanging van de uitstekende takken van de antennes met mooie fonteinen). Wat betreft het plaatsen van water in een plastic buis, het idee van SPAWAR is niet nieuw - dergelijke antenne-opties bestaan wanneer een tape in een flexibele plastic schaal wordt geplaatst, zelfdraaiend onder lucht of aandrijfdruk, zoals een tape in een meetlint.
Ook blijft het onduidelijk wat de winst is van waterantennes. Omdat de "waterkolom" niet de beste geleidbaarheid heeft, zal de efficiëntie waarschijnlijk afnemen en zijn emissies buiten de band mogelijk.
Het principe van een waterantenne is zo dom en eenvoudig dat het gewoon moeilijk te geloven is dat niemand het eerder heeft geraden. De grappenmakers van SPAWAR moeten dit prachtige idee van de walvissen hebben bespioneerd: volgens sommige rapporten hebben de walvissen fonteinen uitgezet om elkaar sms-berichten te sturen. Ik heb op de een of andere manier met hen gecommuniceerd - ze zeggen dat het signaal zwak is, slechts 2 strips …