Construyen una cámara submarina inalámbrica y sin baterías que funciona con el sonido

Un grupo de investigadores del MIT ha desarrollado una cámara submarina inalámbrica que funciona sin baterías. El dispositivo convierte el sonido en energía eléctrica. Es unas 100.000 veces más eficiente energéticamente que otras cámaras submarinas.

La cámara submarina ideada por ingenieros del MIT no precisa cables ni baterías, funciona con el sonido y hace fotografías en color, incluso en la oscuridad de las profundidades. Además, es unas 100.000 veces más eficiente energéticamente que otras cámaras submarinas.

Explorar regiones desconocidas del océano no es tarea fácil. Tanto es así que se calcula que no hemos observado más del 95 % de los océanos de la Tierra, es decir, conocemos menos de los océanos de nuestro planeta que de la cara oculta de la Luna o de la superficie de Marte.

Cámara submarina
Adam Glanzman

Parte de la culpa de este desconocimiento reside en que tener funcionando una cámara submarina mucho tiempo es muy caro. Hay que atarla a un buque de investigación o bien se envía a un barco para que recargue sus baterías. Pues bien, la nueva cámara submarina inalámbrica y que no necesita baterías podría cambiar las cosas.

La cámara autónoma funciona con el sonido. Convierte la energía mecánica de las ondas sonoras que viajan a través del agua en energía eléctrica que alimenta su equipo de imágenes y comunicaciones. Tras capturar y codificar los datos de la imagen, la cámara también emplea las ondas sonoras para transmitir los datos a un receptor que reconstruye la imagen.

Como no necesita una fuente de energía, la cámara podría estar funcionando durante semanas, lo que permitiría a los científicos buscar nuevas especies en zonas remotas del océano, captar imágenes de la contaminación oceánica o controlar la salud y el crecimiento de los peces criados mediante acuicultura.

"Una de las aplicaciones más interesantes de esta cámara para mí personalmente es en el contexto de la vigilancia del clima. Estamos construyendo modelos climáticos, pero nos faltan datos de más del 95 % del océano. Esta tecnología podría ayudarnos a construir modelos climáticos más precisos y a comprender mejor el impacto del cambio climático en el mundo submarino", afirma Fadel Adib, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática y director del grupo de Cinética de Señales del Laboratorio de Medios del MIT, y autor principal del artículo.

Cómo se convierte el sonido en energía eléctrica

Para que la cámara pudiera ser autónoma durante largos períodos de tiempo, los investigadores necesitaban que pudiera recoger energía por ella misma estando en el agua y que además consumiera poco.

La cámara toma la energía mediante unos transductores colocados en su exterior que están fabricados con materiales piezoeléctricos. Estos materiales producen una señal eléctrica cuando se les aplica una fuerza mecánica. De esta manera, cuando una onda sonora que viaja por el agua choca con los transductores, estos vibran y convierten esa energía mecánica en energía eléctrica.

Las ondas sonoras pueden proceder de la propia vida marina o de un barco que pase por la zona. La cámara va almacenando la energía que ha cosechado hasta que se acumula una cantidad suficiente para alimentar los componentes electrónicos encargados de hacer las fotos y comunicar los datos.

Para conseguir que la cámara consumiera poco, los investigadores emplearon sensores de imagen de muy bajo consumo. El problema es que estos sensores solo capturan imágenes grises. Además, como la mayoría de zonas subacuáticas carecen de luz, tuvieron que desarrollar un flash, también de bajo consumo. Solucionaron ambas dificultades usando luces LED rojas, verdes y azules. Cuando la cámara capta una imagen, hace brillar un LED rojo y luego utiliza los sensores de imagen para hacer la foto. Repite el mismo proceso con los LED verdes y azules. Aunque la imagen parezca en blanco y negro, la luz roja, verde y azul se refleja en la parte blanca de cada foto. De esta forma, cuando los datos de la imagen se combinan en el posprocesamiento, se puede reconstruir en color.

Los investigadores han probado la cámara en varios entornos submarinos con resultados satisfactorios. En el estanque de New Hampshire captaron fotos en color de botellas de plástico que estaban flotando. También obtuvieron instantáneas de tal calidad de una estrella de mar que se veían claramente las espinas de sus brazos. El dispositivo también funcionó cuando lo emplearon para hacer, durante una semana, fotografías de una planta que vive en una zona oscura para documentar cómo crecía.

El siguiente paso es aumentar la memoria de la cámara para que pueda hacer fotos en tiempo real, transmitir imágenes o incluso grabar vídeos bajo el agua. Por ahora, la cámara transmite datos a un máximo de 40 metros del receptor. Otro objetivo será aumentar ese alcance para que pueda usarse en más entornos submarinos.

 

Referencia: Afzal, S.S., Akbar, W., Rodriguez, O. et al. Battery-free wireless imaging of underwater environments. Nature Communications. (2022). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-022-33223-x

Mar Aguilar

Mar Aguilar

Me hubiera gustado ser médica pero le tengo terror a la sangre. Con más de 11 años de experiencia en el ámbito periodístico, aprendo cada día un poco más acerca del apasionante mundo que es la ciencia. Puedes escribirme a maguilar@zinetmedia.es

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