संपूर्ण महासागर तल का मानचित्रण -- आकाश से?

गेम डिज़ाइन में काम करने वाले मेरे एक मित्र ने हाल ही में मुझे पृथ्वी का एक 3D मॉडल दिखाया, जिसे स्थलाकृतिक उपयोग करके बड़े विस्तार से प्रस्तुत किया गया है सटीक उपग्रह डेटा, ताकि हम जॉयराइडिंग जोड़े की तरह उच्च गति से घाटियों और हमारे संबंधित पड़ोस में उड़ सकें सुपर पुरुषों। "आइए देखें कि क्या हम पानी के नीचे जा सकते हैं," उन्होंने प्रसन्न होकर कहा, जब हम प्रशांत महासागर के ऊपर से उड़ान भर रहे थे।

हम नहीं कर सके. यह मॉडल ज़मीन पर इतना आश्चर्यजनक रूप से सटीक था कि जाहिर तौर पर इसमें समुद्र के नीचे के वातावरण का मॉडल बनाने के लिए कोई डेटा नहीं था। यह पानी की कांच जैसी सतह के नीचे एक अप्रकाशित शून्य था, मानो यह इसका कोई उपजलीय संस्करण हो ट्रूमैन शो, और हम दुनिया के अंत तक पहुँच चुके थे।

हममें से कोई भी विशेष रूप से आश्चर्यचकित नहीं था। सदमा होता तो महासागरों को था प्रतिपादित किया गया. वह जानकारी कहां से आई होगी? और यह कितना सही होता? इसका मतलब यह होगा कि मॉडल के निर्माता कुछ ऐसा जानते थे जो दुनिया के अग्रणी समुद्र विज्ञानी भी नहीं जानते।

2020 के दशक में अंतरिक्ष की खोज को लेकर सभी उचित उत्साह के लिए (एलोन मस्क "अत्यधिक आत्मविश्वासी"मानव 2026 तक मंगल ग्रह की ओर बढ़ जाएगा), हमारे ग्रह के महासागर काफी हद तक अज्ञात और अज्ञात डोमेन बने हुए हैं जो घर के बहुत करीब है। पानी पृथ्वी की सतह के लगभग 71 प्रतिशत हिस्से को कवर करता है, जिसमें हम जो ताज़ा पानी पीते हैं उसका हिसाब 3 प्रतिशत से भी कम है, जो एक गोलाई त्रुटि से थोड़ा अधिक है। लेकिन पृथ्वी के महासागरों का विशाल बहुमत - 95 प्रतिशत तक - एक अज्ञात रहस्य है।

हालाँकि हम अभी भी समुद्र के नीचे की दुनिया के लिए Google स्ट्रीट व्यू के समकक्ष से बहुत दूर हैं, एक नई परियोजना शुरू की जा रही है स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा किया गया निष्कर्ष भविष्य में ऐसी ही किसी चीज़ के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकता है - और भी बहुत कुछ अलावा। पानी के ऊपर एक हवाई जहाज उड़ाने में सक्षम होने की तस्वीर लें और पूरी स्पष्टता के साथ देखें कि लहरों के नीचे क्या छिपा है।

यह असंभव लगता है. जैसा कि यह पता चला है, यह वास्तव में बहुत कठिन है।

लिडार के साथ समस्या, सोनार के साथ परेशानी

"एक हवाई प्रणाली से पानी के नीचे के वातावरण की कल्पना करना एक चुनौतीपूर्ण कार्य है, लेकिन इसमें कई संभावित अनुप्रयोग हैं," एडन जेम्स फिट्ज़पैट्रिकस्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी के इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग विभाग के स्नातक छात्र ने डिजिटल ट्रेंड्स को बताया।

इस इमेजिंग कार्य के लिए स्पष्ट उम्मीदवार लिडार है। लिडार है बाउंस लेजर तकनीक (गैर-टेस्ला) स्वायत्त वाहनों को उनके आसपास की दुनिया को समझने में मदद करने के लिए सबसे प्रसिद्ध। यह स्पंदित प्रकाश तरंगों को उत्सर्जित करके काम करता है और फिर मापता है कि उन्हें वस्तुओं से उछलकर सेंसर पर लौटने में कितना समय लगता है। ऐसा करने से सेंसर को यह गणना करने की अनुमति मिलती है कि प्रकाश पल्स कितनी दूर तक यात्रा की और, परिणामस्वरूप, इसके चारों ओर की दुनिया की एक तस्वीर तैयार कर सके। जबकि सेल्फ-ड्राइविंग कारें लिडार का सबसे प्रसिद्ध उपयोग हैं, इसका उपयोग अन्य संदर्भों में एक शक्तिशाली मैपिंग टूल के रूप में भी किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, शोधकर्ताओं ने 2016 में इसका उपयोग किया था लंबे समय से छुपे हुए एक खोए हुए शहर को उजागर करें कम्बोडियन जंगल में घने पत्तों के नीचे।

हालाँकि, लिडार इस प्रकार की मैपिंग के लिए उपयुक्त नहीं है। यद्यपि उन्नत, उच्च-शक्ति वाले लिडार सिस्टम बेहद साफ पानी में अच्छा प्रदर्शन करते हैं, समुद्र का अधिकांश भाग - विशेष रूप से तटीय जल - प्रकाश के लिए धुंधला और अपारदर्शी होता है। परिणामस्वरूप, फिट्ज़पैट्रिक ने कहा, आज तक किए गए अधिकांश पानी के नीचे की इमेजिंग इन-वॉटर सोनार सिस्टम पर निर्भर करती है जो आसानी से गंदे पानी के माध्यम से फैलने में सक्षम ध्वनि तरंगों का उपयोग करती है।

दुर्भाग्य से, यहाँ भी एक पकड़ है। पानी में सोनार सिस्टम धीमी गति से चलने वाली नाव पर लगाए जाते हैं या खींचे जाते हैं। उड़ने वाले हवाई वाहन का उपयोग करके हवा से इमेजिंग अधिक प्रभावी होगी क्योंकि यह कम समय में बहुत बड़े क्षेत्र को कवर कर सकती है। लेकिन यह असंभव है क्योंकि ध्वनि तरंगें अपनी 99.9999 प्रतिशत ऊर्जा खोए बिना हवा से पानी में और फिर वापस नहीं आ सकती हैं।

पास क्या आता है

नतीजतन, जबकि लिडार और रडार सिस्टम ने संपूर्ण पृथ्वी के परिदृश्य का मानचित्रण किया है (इस पर जोर दिया गया है)। "भूमि"), वैश्विक जल का लगभग 5 प्रतिशत ही समान इमेजिंग का विषय रहा है मानचित्रण. यह एक विश्व मानचित्र के समतुल्य है जो केवल ऑस्ट्रेलिया को दिखाता है, और इसके बाकी हिस्सों को कुछ अज्ञात की तरह अंधेरा छोड़ देता है साम्राज्यों का दौर नक्शा।

फिट्ज़पैट्रिक ने कहा, "हमारा लक्ष्य एक ऐसी तकनीक का प्रस्ताव करना है जिसे एक इमेजिंग तकनीक का उपयोग करते हुए बड़े पैमाने पर कवरेज प्रदान करने के लिए एक उड़ान वाहन पर लगाया जा सकता है जो गंदे पानी में मजबूत है।" “ऐसा करने के लिए, हम एक फोटोकॉस्टिक एयरबोर्न सोनार सिस्टम विकसित कर रहे हैं जिसे हमने तैयार किया है। PASS एक हवाई प्रणाली से पानी के नीचे के वातावरण की छवि बनाने के लिए हवा में प्रकाश प्रसार और पानी में ध्वनि प्रसार के लाभों का फायदा उठाता है।

PASS इस तरह काम करता है: सबसे पहले, एक विशेष कस्टम लेजर सिस्टम इन्फ्रारेड प्रकाश का विस्फोट करता है जो पहले सेंटीमीटर या पानी के द्वारा अवशोषित होता है। एक बार लेजर अवशोषण हो जाने के बाद, पानी थर्मल रूप से फैलता है, जिससे ध्वनि तरंगें पैदा होती हैं जो पानी में जाने में सक्षम होती हैं।

फिट्ज़पैट्रिक ने आगे कहा, "ये ध्वनि तरंगें अब पानी में सोनार सिग्नल के रूप में कार्य करती हैं जो लेजर का उपयोग करके दूर से उत्पन्न किया गया था।" “ध्वनि तरंगें पानी के नीचे की वस्तुओं से परावर्तित होंगी और वापस पानी की सतह की ओर चलेंगी। इनमें से कुछ ध्वनि - केवल लगभग 0.06 प्रतिशत - वायु-जल इंटरफ़ेस को पार करती है और वायुजनित प्रणाली की ओर बढ़ती है। उच्च-संवेदनशीलता ध्वनि रिसीवर, या ट्रांसड्यूसर, इन ध्वनि तरंगों को पकड़ते हैं। ट्रांसड्यूसर [तब] ध्वनि ऊर्जा को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करते हैं जिन्हें एक बोधगम्य छवि बनाने के लिए छवि पुनर्निर्माण एल्गोरिदम के माध्यम से पारित किया जा सकता है।

जो चीजें नीचे पड़ी हैं

अब तक, PASS पर कार्य प्रगति पर है। टीम ने नियंत्रित प्रयोगशाला वातावरण में उच्च-रिज़ॉल्यूशन, त्रि-आयामी इमेजिंग का प्रदर्शन किया है। लेकिन, फिट्ज़पैट्रिक ने स्वीकार किया, यह "एक बड़े मछली टैंक के आकार के कंटेनर" में है, हालांकि तकनीक अब "मंच के करीब" है जहां इसे एक बड़े स्विमिंग पूल पर तैनात किया जा सकता है।

बेशक, एक बड़े स्विमिंग पूल और पृथ्वी के संपूर्ण महासागरों के बीच थोड़ा अंतर है, और इसके लिए काफी अधिक काम की आवश्यकता होगी। विशेष रूप से, बड़े, अधिक अनियंत्रित वातावरण में परीक्षण से पहले हल की जाने वाली एक बड़ी चुनौती यह है कि अशांत सतह तरंगों के साथ पानी के माध्यम से इमेजिंग से कैसे निपटा जाए। फिट्ज़पैट्रिक ने कहा कि यह एक सिर खुजलाने वाली बात है, लेकिन यह एक ऐसा समाधान है जिसके "निश्चित रूप से व्यवहार्य समाधान हैं", जिनमें से कुछ पर टीम पहले से ही काम कर रही है।

उन्होंने कहा, "पास का उपयोग अज्ञात जल की गहराई का नक्शा बनाने, जैविक वातावरण का सर्वेक्षण करने, खोए हुए मलबे की खोज करने और संभावित रूप से बहुत कुछ करने के लिए किया जा सकता है।" "क्या यह अजीब नहीं है," उन्होंने आगे कहा, "कि हमें अभी भी उस संपूर्ण पृथ्वी का पता लगाना है जिस पर हम रहते हैं? शायद PASS इसे बदल सकता है।"

हवा-पानी इंटरफ़ेस को हल करने के लिए प्रकाश और ध्वनि का संयोजन एक गेम चेंजर होगा। और उसके बाद? अंततः हमें यह दिखाने में मदद करने के लिए मैपिंग ड्रोन की सेना को बुलाएँ कि समुद्र की सतह के नीचे क्या है।

पास परियोजना का वर्णन करने वाला एक पेपर था हाल ही में आईईईई एक्सेस जर्नल में प्रकाशित हुआ.

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