Исследователи Томского политеха и Дальневосточного федерального университета провели натурный эксперимент по передаче коротковолнового модулированного радиосигнала в морской среде при помощи специально сконструированной приемопередающей аппаратуры. Результаты опубликованы в журнале «Письма в журнал технической физики»

Обычные высокочастотные поперечные электромагнитные радиоволны быстро затухают в электропроводной среде. Использование сверхнизких частот ограничено необходимостью применения крупногабаритных антенн и недостаточной скоростью передачи данных.  Гидроакустическая связь, которая часто применяется для контактов с мобильными подводными объектами, также обладает рядом существенных недостатков, связанных с использованием гидроакустических буев. На качество и дальность такой связи влияют морские течения, перепад температур и другие природные факторы. 

«Для решения этой сложной и актуальной научно-технической задачи предлагается использовать обобщенную электродинамическую теорию, которая в последние десятилетия успешно развивается в России и за рубежом. Обобщенная электродинамика учитывает как вихревые, так и потенциальные электромагнитные процессы. Поэтому она включает теорию Максвелла как частный случай», — говорит один из авторов статьи, профессор отделения общетехнических дисциплин ТПУ Александр Томилин

Основы обобщенной электродинамической теории еще в советское время заложил Геннадий Николаев, долгое время работавший в Томске. Сам Александр Томилин занимается данным направлением более 20 лет, опираясь в том числе и на работы Николаева. Ученый опубликовал монографию «Обобщенная электродинамика» и ряд научных статей. Кроме того, основные положения теории описаны в учебном пособии «Электромагнитные поля и волны» профессора Евгения Нефедова. Аналогичное издание было опубликовано на английском языке в США.

Фото: экспериментальный образец приемной станции 

«Как известно, любая новая теория требует экспериментального подтверждения и практического применения. Первая попытка была предпринята около десяти лет назад. Совместно с итальянским ученым Б. Сакко мы опубликовали статью, в которой описан эксперимент по передаче электромагнитного сигнала между шаровыми антеннами. При этом использовались электромагнитные волны, свойства которых отличались от поперечных. Но эксперимент проводился в лабораторных условиях в воздухе. Во время этой работы у меня возникла идея об использовании шаровых антенн в воде», — поясняет ученый. 

Чтобы технически осуществить радиосвязь в морской среде, необходимо создать нестационарное сферически симметричное электрическое поле с высокой напряженностью, но при этом нужно обойтись без токов проводимости.  Это возможно за счет явления безвихревой электромагнитной индукции. С его помощью можно создать радиальный высокочастотный ток смещения и излучать сферическую волну с продольной структурой. Совместно с коллегами из ДВФУ ученому ТПУ удалось рассчитать и спроектировать аппаратуру и провести натурный эксперимент, подтверждающий теорию. 

«Летом и осенью 2020 года была проведена серия экспериментов с постепенным увеличением дальности передачи сигнала в бухте Новик (остров Русский). Приемная и передающая станция опускались в воду на капроновых фалах, не имеющих металлических частей. Это обеспечило полную электромагнитную автономность модулей в погруженном состоянии. Приемная станция была установлена на заякоренном буе на глубине шести метров. Передающая станция находилась на глубине четырех метров от поверхности моря. Она буксировалась на катере по направлению от приемного модуля. Расстояние между станциями измерялось с помощью GPS-приемника. Принимаемый сигнал записывался на диктофон. В результате был зафиксирован факт уверенной передачи радиосигнала (27МГц) на расстояние 470 метров при полном погружении передающей и приемной радиостанций в море. Весной эксперименты были продолжены, и дальность передачи сигнал удалось увеличить до нескольких километров. Таким образом, можно говорить о возможности создания канала высокочастотной радиосвязи в морской среде посредством продольных электромагнитных волн», — рассказывает профессор. 

Александр Томилин отмечает, что теория и техника эксперимента, а также результаты испытаний обсуждались на рабочих совещаниях с участием специалистов из АО «Корпорация «Московский институт теплотехники» (научно-исследовательское и производственное предприятие оборонного комплекса) и ПАО «Дальприбор» (ведущее приборостроительное предприятие промышленного комплекса на Дальнем Востоке). Сейчас ученые готовят к публикации научную статью с более подробным описанием серии экспериментов. 

«Важно отметить, что антеннами на продольных волнах занимаются и другие ученые, в том числе в США и в европейских странах. Однако они пока экспериментируют с продольными волнами в воздушной среде. Нам известны несколько групп российских ученых, которые работают над созданием каналов радиосвязи в морской и речной воде. Но результаты этих работ еще не опубликованы в научных журналах.  Результаты, содержащиеся в нашей статье, открывают путь к созданию нового направления — морской радиофизики», — подытоживает ученый. 

Фото: бухта Новик, где проходил эксперимент / ostrov-russkiy.ru

Похожие новости

  • 24/12/2018

    Может ли капля жидкости быть транспортной системой

    ​Может ли капля жидкости быть транспортной системой и как внутри капли можно упорядочивать микрообъекты – изучали в совместном проекте исследователи Дальнего Востока и Австралии. Ученые из Дальневосточного федерального университета, Института автоматики и процессов управления и Суинберновского технологического университета экспериментальным путем продемонстрировали перспективную платформу, которая позволяет обнаруживать молекулы и адресно доставлять их, используя каплю жидкости.
    1872
  • 17/03/2021

    «Начинку» датчиков для беспилотников и высокочувствительный прибор для измерения разности напряжений разработали в ТПУ аспиранты из Вьетнама

    Электронные компоненты датчиков для автономной навигации беспилотников и высокочувствительный прибор для измерения разности напряжений разработали в Томском политехническом университете молодые ученые из Вьетнама Ло Ван Хао и Буй Дык Бьен.
    586
  • 11/10/2016

    Алмазы, выращиваемые в ТПУ, могут быть использованы для Большого адронного коллайдера

    ​Ученые лондонского университета Роял Холлоуэй (Royal Holloway, University of London, RHUL) предложили разработать новые датчики для Большого адронного коллайдера на основе тонких алмазных пленок, выращиваемых в Томском политехническом университете.
    2583
  • 11/04/2017

    Томские ученые в ЦЕРНе сузили зону поиска частицы-посредника между видимой и невидимой Вселенной

    ​Ученым Физико-технического института Томского политехнического университета и их коллегам из Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) за год удалось примерно на 25% сузить зону поиска темного фотона — частицы-посредника между видимым миром и темной материей — невидимой частью нашей Вселенной, влияющей на движение звезд и галактик.
    2025
  • 25/10/2016

    Томский аспирант улучшит диагностику мощнейшего в мире синхротрона

    ​Аспирант Физико-технического института Томского политеха Артем Новокшонов вместе с учеными Научной Лаборатории DESY (Германия) работает над улучшением и тестированием новых методик диагностики электронного пучка синхротрона PETRA III - одного из мощнейших источников синхротронного и рентгеновского излучения в мире.
    2329
  • 23/04/2021

    Быстро к делу: водородный консорциум собрал ключевые органы управления

    Развитие новой энергетики и, в частности, водородных технологий – один из приоритетов страны, сказал Владимир Путин в послании к Федеральному Собранию. Как раз накануне прошло заседание наблюдательного совета Консорциума водородных технологий, и Томск на нем назвали "движком" повестки.
    884
  • 29/12/2020

    Дмитрий Седнев: «Наша школа играет роль интегратора»

    ​Директор Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Дмитрий Седнев поделился результатами, которых достиг коллектив школы в 2020 году, и рассказал о целях и задачах на будущий год.
    1221
  • 12/10/2016

    Томские ученые испытывают новые стекла для космических спутников

    ​Сотрудники НИИ ПММ ТГУ проводят испытания покрытий, созданных для защиты иллюминаторов, линз и зеркал космических аппаратов от эрозии. При помощи легкогазовой баллистической установки экспериментальные образцы обстреливают микрочастицами порошка железа со скоростью 5-8 километров в секунду.
    2876
  • 23/06/2021

    Аспиранты ТПУ будут заниматься исследованиями в вузах Европы по стипендии президента РФ

    Министерство науки и высшего образования РФ подвело итоги конкурса на стипендию президента РФ для обучения за рубежом на 2021-2022 учебный год. Его победителями стали 40 студентов и 60 аспирантов, в дальнейшем они смогут пройти обучение в ведущих университетах мира.
    1258
  • 24/12/2020

    Алексей Гоголев: «Мы сумели выполнить все обязательства и не снизить планку»

    И.о. руководителя Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ рассказал о достижениях коллектива школы в 2020 году, планах и задачах на следующий год.  2020 год в силу понятных причин стал для нас крайне непростым, но мы достойно выдержали удар, сумев выполнить все обязательства по грантам, программам, не допустить снижения основных индикаторов исследовательской деятельности.
    1150