Koristeći dizajn inspirisan jednim od najboljih mornara okeana, tim naučnika iz Laboratorije za primenjenu fiziku Džona Hopkinsa razvija jeftin senzor za posmatranje okeana. Senzori su napravljeni po uzoru na Velella velella, koji su plutajući organizmi nalik meduzama koji plove preko površine okeana.
Nove senzorske platforme — razvijene u saradnji sa Pomorskom postdiplomskom školom i lokalnom kompanijom za elektrotehniku u vazduhoplovstvu — uključuju naprednu elektroniku male snage koja može da meri ključne okeanske faktore, kao što su salinitet, temperatura i položaj. Podaci se zatim prenose istraživačima koji koriste satelitsku komunikaciju za globalno praćenje u realnom vremenu.
So čini vodu gušćom, i dok cirkulaciju površinske vode pokreću prvenstveno površinski vetrovi, promene u gustini morske vode i temperaturi pokreću okeanske struje duboko ispod površine. Globalni modeli cirkulacije okeana sugerišu da ove duboke struje vođene gustinom igraju značajnu ulogu u posredovanju klime naše planete, kao i ciklusa okeanskih hranljivih materija i ugljen-dioksida.
Iako su sateliti sposobni da snime podatke o slanosti iz velikih delova okeana, podaci sa plutača i uređaja u vodi, kao što su Velella velella senzori, pružaju lokalizovana očitavanja visoke rezolucije.
„Ako možemo bolje da pratimo zdravlje okeana i kako se okruženje širom sveta menja, onda možemo doneti bolje odluke o tome kako da ublažimo ili prilagodimo tim promenama“, kaže Lesli Hamilton, inženjer nauke o materijalima APL. Zasluge: Univerzitet Džons Hopkins
Nazvana „mornari uz vetar“, Velella velella koja je inspirisala APL-ove senzore formira velike jate i hrane se planktonom dok plutaju morem, pokretana vetrovima koji guraju njihova jedra. Da bi biomimetički senzori spakovali tako tehnološki težak udarac u tako malo pakovanje, mnoge komponente su multifunkcionalne.
„Ne samo da jedro hvata vetar, već je i karakteristika za smeštaj električnih komponenti, poput antena, koje treba da sede iznad vodene linije“, kaže Kajl Loveri, inženjer mašinskog dizajna u APL-u. „A dno naše Velella velella podseća na brodsku kobilicu, u kojoj se istovremeno nalazi najveći deo elektronike, pruža pogodnu lokaciju za senzor slanosti i spušta centar gravitacije senzora radi stabilnosti.
U oblastima okeana u kojima nema dovoljno hranljivih materija i planktona, prava Velella velella može uhvatiti snagu sunca koristeći ćelije simbiotskih algi, a zatim tu snagu pretvoriti u energiju putem procesa sličnog fotosintezi. Svaki od APL-ovih silikonskih senzora inspirisanih Velella takođe sakuplja energiju sunca, koristeći dva solarna niza iznad peraja za napajanje svoje male elektronike.
„Dok pluta u okeanu, solarna energija će napuniti bateriju“, kaže inženjer elektrotehnike APL Danijel Ajub. Senzor saliniteta će biti potopljen i kontinuirano će meriti nivoe slanosti.
Elektronika, koja se može prilagoditi različitim istraživačkim interesima, dizajnirana je da periodično izveštava o temperaturi, položaju i salinitetu putem satelitske komunikacije. Da bi se testirale ove mogućnosti, rani prototip elektronike je raspoređen preko meteorološkog balona sa obale Delavera. Prototip se trenutno nalazi u sredini Atlantika i izveštava o položaju i temperaturi više puta dnevno više od 20 nedelja.
Da bi izvršio početne testove plovnosti, tim je postavio senzore na plutanje u APL ribnjaku. Nakon toga usledilo je privezano oslobađanje u Tihom okeanu. Nedavno su istraživači sa Pomorske postdiplomske škole primenili najnoviju iteraciju svog dizajna u Montereju u Kaliforniji. Senzor je trenutno vezan za pristanište kako bi se omogućilo kontinuirano testiranje i evaluacija u stvarnom okeanskom okruženju.
U budućim fazama testiranja, istraživači će primeniti kolekciju uređaja koji podsećaju na prirodnu školsku strukturu Velella velella i koji su sposobni da obezbede veće skupove kritičnih podataka o okeanu.
