Seorang teman saya yang bekerja di bidang desain game baru-baru ini menunjukkan kepada saya model 3D Bumi, yang ditampilkan dengan sangat detail menggunakan topografi. data satelit yang akurat, sehingga kita dapat terbang melewati ngarai dan lingkungan kita masing-masing dengan kecepatan tinggi seperti sepasang joyriding Manusia super. “Mari kita lihat apakah kita bisa menyelam di bawah air,” katanya, bersemangat, saat kami terbang melintasi Pasifik.
Isi
- Masalah dengan lidar, masalah dengan sonar
- Apa yang terjadi pada PASS
- Hal-hal yang ada di bawahnya
Kami tidak bisa. Model tersebut, yang sangat akurat di darat, ternyata tidak memiliki data apa pun untuk memodelkan lingkungan bawah laut. Itu adalah kekosongan yang tidak tergambarkan di bawah permukaan air yang seperti kaca, seolah-olah ini adalah versi subakuatik dari Pertunjukan Truman, dan kita telah mencapai ujung dunia.
Video yang Direkomendasikan
Tak satu pun dari kami yang terkejut. Kejutannya akan terjadi jika lautan
telah telah diberikan. Dari mana informasi tersebut berasal? Dan seberapa akuratnya? Hal ini berarti pencipta model tersebut mengetahui sesuatu yang bahkan tidak diketahui oleh ahli kelautan terkemuka di dunia.Untuk semua kegembiraan yang dapat dibenarkan dalam menjelajahi luar angkasa pada tahun 2020-an (Elon Musk adalah “sangat percaya diri” bahwa manusia akan terbang menuju Mars pada tahun 2026), lautan di planet kita masih merupakan wilayah yang sebagian besar belum dipetakan dan tidak diketahui serta lebih dekat dengan wilayah kita. Air menutupi sekitar 71 persen permukaan bumi, dan air tawar yang kita minum hanya mencakup 3 persen saja, tidak lebih dari kesalahan pembulatan. Namun sebagian besar lautan di bumi – hingga 95 persen – masih merupakan misteri yang belum dijelajahi.
Meskipun kita masih jauh dari Google Street View yang setara untuk dunia bawah laut, sebuah proyek baru sedang dijalankan yang dilakukan oleh para peneliti di Universitas Stanford dapat membuka jalan bagi hal seperti itu di masa depan – dan masih banyak lagi di samping itu. Bayangkan bisa menerbangkan pesawat melintasi hamparan air dan melihat, dengan sangat jelas, apa yang tersembunyi di bawah ombak.
Kedengarannya mustahil. Ternyata, itu sangat, sangat sulit.
Masalah dengan lidar, masalah dengan sonar
“Pencitraan lingkungan bawah air dari sistem udara adalah tugas yang menantang, namun memiliki banyak potensi penerapannya,” Aidan James Fitzpatrick, seorang mahasiswa pascasarjana di departemen teknik elektro dan Universitas Stanford, mengatakan kepada Digital Trends.
Kandidat yang jelas untuk pekerjaan pencitraan ini adalah lidar. Lidar adalah teknologi laser memantul paling terkenal karena membantu kendaraan otonom (non-Tesla) untuk memahami dunia di sekitar mereka. Ia bekerja dengan memancarkan gelombang cahaya berdenyut dan kemudian mengukur berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk memantulkan objek dan kembali ke sensor. Melakukan hal ini memungkinkan sensor menghitung seberapa jauh perjalanan pulsa cahaya dan, sebagai hasilnya, membangun gambaran dunia di sekitarnya. Meskipun mobil tanpa pengemudi tetap menjadi penggunaan lidar yang paling terkenal, lidar juga dapat digunakan sebagai alat pemetaan yang ampuh dalam konteks lain. Misalnya, peneliti menggunakannya pada tahun 2016 untuk mengungkap kota yang telah lama hilang dan tersembunyi di bawah dedaunan lebat di hutan Kamboja.
Namun, Lidar tidak cocok untuk pemetaan semacam ini. Meskipun sistem lidar yang canggih dan berkekuatan tinggi bekerja dengan baik di perairan yang sangat jernih, sebagian besar lautan – terutama perairan pesisir – cenderung keruh dan tidak tembus cahaya. Akibatnya, kata Fitzpatrick, sebagian besar pencitraan bawah air yang dilakukan hingga saat ini mengandalkan sistem sonar di dalam air yang menggunakan gelombang suara yang mampu merambat melalui perairan keruh dengan mudah.
Sayangnya, ada kendala juga di sini. Sistem sonar di dalam air dipasang atau ditarik oleh perahu yang bergerak lambat. Pencitraan dari udara, menggunakan kendaraan terbang, akan lebih efektif karena dapat mencakup wilayah yang lebih luas dalam waktu yang lebih singkat. Namun hal ini mustahil karena gelombang suara tidak dapat berpindah dari udara ke air lalu kembali lagi tanpa kehilangan 99,9999 persen energinya.
Apa yang terjadi pada PASS
Akibatnya, meskipun sistem lidar dan radar telah memetakan seluruh lanskap bumi (penekanan pada “daratan”), hanya sekitar 5 persen perairan global yang pernah menjadi subjek pencitraan serupa dan pemetaan. Itu setara dengan peta dunia yang hanya menunjukkan Australia, dan membiarkan wilayah lainnya gelap seperti belum dijelajahi Zaman Kerajaan peta.
“Tujuan kami adalah untuk mengusulkan sebuah teknologi yang dapat dipasang pada kendaraan terbang untuk memberikan cakupan skala besar sambil menggunakan teknik pencitraan yang kuat dalam air keruh,” kata Fitzpatrick. “Untuk melakukan hal ini, kami sedang mengembangkan apa yang kami sebut sebagai Sistem Sonar Lintas Udara Fotoakustik. PASS memanfaatkan manfaat perambatan cahaya di udara dan perambatan suara di air untuk menggambarkan lingkungan bawah air dari sistem udara.”
PASS bekerja seperti ini: Pertama, sistem laser khusus menembakkan semburan cahaya inframerah yang diserap sekitar sentimeter pertama air. Setelah penyerapan laser terjadi, air mengembang secara termal, menciptakan gelombang suara yang dapat merambat ke dalam air.
“Gelombang suara ini sekarang bertindak sebagai sinyal sonar di dalam air yang dihasilkan dari jarak jauh menggunakan laser,” lanjut Fitzpatrick. “Gelombang suara akan dipantulkan oleh benda-benda di bawah air dan kembali menuju permukaan air. Sebagian dari suara ini – hanya sekitar 0,06 persen – melintasi antarmuka udara-air dan bergerak menuju sistem udara. Penerima suara atau transduser dengan sensitivitas tinggi menangkap gelombang suara ini. Transduser [kemudian] mengubah energi suara menjadi sinyal listrik yang dapat dilewatkan melalui algoritma rekonstruksi gambar untuk membentuk gambar yang dapat dilihat.”
Hal-hal yang ada di bawahnya
Sejauh ini, PASS masih dalam proses. Tim telah mendemonstrasikan pencitraan tiga dimensi beresolusi tinggi di lingkungan laboratorium yang terkendali. Namun, Fitzpatrick mengakui, alat ini berada dalam “wadah seukuran tangki ikan besar,” meskipun teknologinya sekarang “mendekati tahap” di mana teknologi ini dapat diterapkan di kolam renang yang besar.
Tentu saja terdapat sedikit perbedaan antara kolam renang besar dan keseluruhan lautan di bumi, dan hal ini memerlukan lebih banyak upaya. Secara khusus, tantangan besar yang harus dipecahkan sebelum pengujian di lingkungan yang lebih besar dan tidak terkendali adalah bagaimana menangani pencitraan melalui air dengan gelombang permukaan yang bergejolak. Fitzpatrick mengatakan bahwa hal ini cukup membingungkan, namun ini adalah salah satu solusi yang “pasti memiliki solusi yang layak,” yang beberapa di antaranya sedang dikerjakan oleh tim.
“PASS dapat digunakan untuk memetakan kedalaman perairan yang belum dipetakan, mensurvei lingkungan biologis, mencari puing-puing yang hilang, dan masih banyak lagi,” katanya. “Bukankah aneh,” tambahnya, “bahwa kita belum menjelajahi seluruh bumi yang kita tinggali? Mungkin PASS bisa mengubah ini.”
Menggabungkan cahaya dan suara untuk memecahkan masalah antarmuka udara-air akan menjadi terobosan baru. Dan setelah itu? Bawalah pasukan drone pemetaan untuk membantu menunjukkan kepada kita apa yang ada di bawah permukaan laut.
Sebuah makalah yang menjelaskan proyek PASS adalah baru-baru ini diterbitkan di jurnal IEEE Access.
Rekomendasi Editor
- Rompi haptik baru yang pintar memungkinkan anjing penyelamat mengambil alih komando dari jarak bermil-mil
