Novou podvodní GPS inspirovaly oči garnátů, pomůže ponorkám

- Technologie autor: Ladislav Loukota

Tmavě modré prostředí pod vodní hladinou nedává lidem mnoho možných metod navigace a povrchové aparáty jako GPS pod mořem také selhávají. Queenslandská univerzita ovšem pomocí svého nového vynálezu možnosti podvodní navigace mění – podařilo se jí vyvinout senzor, který může až do několika stovek metrů přesně určit pozici plavidla. Inspirací pro něj byla zraková ústrojí hlubokomořských živočichů.

Nový navigační systém pomůže hlavně ponorkám. Ilustrační snímek

Nový navigační systém pomůže hlavně ponorkám. Ilustrační snímek,zdroj: ThinkStock

Orientace pod mořskou hladinou skýtá pro techniku celou řadu úskalí. Tradiční GPS navigace je například na mořích omezena hned nadvakrát – zaprvé na moři nedosahuje ani zdaleka stejné poziční přesnosti a v extrémních případech může její odchylka dosahovat stovek metrů i kilometrů. Uprostřed oceánu na tom totiž obvykle tolik nesejde.

Ještě horší situaci než hladinová plavidla však s navigováním mají ponorky. Signál GPS totiž přestává být čitelný již přibližně v hloubce 20 centimetrů...

Tma pod vodou

Aby toho nebylo málo, selhávají také další metody navigování. Viditelnost se v hloubce pod 100 metrů pro lidské oko výrazně snižuje, takže ani starší a primitivnější metody námořnické orientace nejsou ponorkovým námořníkům příliš užitečné. Kurz lze samozřejmě vypočítávat – čím déle ale podobné metody nemají kontrolu moderních orientačních bodů, tím je možná odchylka vyšší.

Jistou pomocí při prostorové orientaci nabízí ponorkám sonar, ten však nelze použít vždy a mimo zevrubně zmapované podvodní oblasti není mnoho platný pro orientaci geografickou. Mořské dno přitom stále přesnější míru zmapování postrádá, a ponorky se mu navíc v oceánu nemusejí ani dostatečně přiblížit.

Běžný postup, tedy vynoření a získání orientačních bodů zrakem, radarem či rádiem, pak prozrazuje polohu ponorky rovněž – dnešní radary přitom dovedou detekovat i ten nejmenší periskop či anténu.

Odchylka jen šest metrů 

Na pomoc nyní ponorkám přichází nový výzkum Queenslandské univerzity. Ta vyvinula "podmořskou GPS" využívající k orientaci slunečního světla procházející mořskou vodou. Jak je asi známé každému, kdo někdy zpoza hladiny bazénu sledoval své končetiny pod vodou, světlo při přechodu rozhraní vzduchu a vody výrazně změní svůj vektor.

Lidské oči nejsou polarizovanému světlu pod mořskou hladinou přizpůsobeny – ačkoliv ho můžeme vnímat s pomocí některých filtrů. Vědci z Queenslandu proto hledali inspiraci v přírodním světě.

Oceánští živočichové jako garnáti a chobotnice se naučili, na rozdíl od nás, orientovat pod vodou i z minima dostupného světla, které hladinou prochází. Právě v jejich smyslových ústrojích se proto zhlédl výzkum týmu Dr. Samuela Powella, jemuž se podařilo na stejné bázi vyvinout polarizační senzory schopné dopočítáváním slunečního svitu určit pozici podvodního plavidla až do hloubky 200 metrů pod hladinou.

"S využitím polarizačních senzorů umožňuje naše metoda podvodní geolokaci v reálném čase s přesnějšími výsledky, než jiné metody, to celé bez nutnosti periodického vynořování," sdělil Powell pro Phys.org.

V řeči čísel tým při testování zaznamenal odchylku pouze šest metrů na jeden procestovaný kilometr. Tým přitom testoval senzory v různých částech světa a při různé intenzitě denního osvícení – biosenzor má však, logicky, jisté období slepoty po setmění. Na prototyp přesto nejde o špatný výsledek. V budoucnu by jeho následovníci snad mohli operovat i při jasné noci.

Pro vojáky i roboty

Powellova metoda je samozřejmě nejsnáze aplikovatelná pro vojenské námořnictvo, kterému slibuje ještě menší možnosti detekce. Druhotně však mohou podobných senzorů v budoucnu využívat i podmořské stroje – od vědeckých po těžařské. Zjištění navíc slouží k podpoře vědeckého výzkumu metod, kterými se mořští živočichové mohou orientovat.

Ani nové a přesné metody navigace však nemusejí zajistit budoucnost ponorek jako tichých podvodních zbraňových systémů. Vědecký pokrok totiž nespí ani na dalších polích výzkumu. Především loni v létě oznámila čínská akademie věd vývoj kvantového přístroje měřícího změny magnetické pole – který by potenciálně mohl detekovat i hluboce ponořené ponorky.

Jak vidno, mnoho poměrně nových konceptů z teoretické vědy nachází ve vojenství v poslední době nemalé uplatnění.

Studie byla publikována v Science Advances

Tagy: GPS věda a poznání navigační systém moře a oceány

Zdroje: vlastní