Modrá Twibright Ronja: testování podmořské Ronji

Karel Kulhavý 26. 8. 2016

Stavba optického pojítka Ronja v rozporu s návodem by mohla v extrémním případě stát lidské životy a projevit se až za roky. S výjimkou Ronji podmořské. Uvidíme fotografie z testování.

V roce 1976 vydal vědec N. G. Jerlov práci Marine Optics, ve které zavádí klasifikaci průzračnosti vody:

Jerlovův druh vod Koncentrace chlorofylu [mg/m3]
I 0,03
IA 0,10
IB 0,40
II 1,25
III 3,00
Pobřežní vody 1 9,00
Pobřežní vody 2 12,00

Budete-li potápět vaši Ronju pod vodu, nejdříve záleží na tom, zda je to jezero nebo oceán, a na obsahu chlorofylu ve vodě. Na to má Chancey v práci takovou mapku, kde si to můžete přehledně vyhledat:


Chancey, M. A.: Short Range Underwater Optical Communication Links

Různé druhy vod a míst v oceánu mají různý obsah chlorofylu, který je rozhodující pro dosah šíření světla pod vodou. Vidíme, že jezera jsou hodně zazeleněná. Chcete-li lepší výsledky, vyplatí se připlatit si za dovolenou k moři s dvěma dvacetikilovými Ronjami v kufrech, např. v Řecku nebo na jihu Itálie. Absolutní fajnšmekři mohou zvolit Velikonoční ostrov v jihovýchodním Pacifiku s pouhými deseti mikrogramy chlorofylu na kubický metr vody.

Koncentrace chlorofylu sleduje koncentraci fytoplanktonu. Chlorofyl není rozpuštěn v oceánské vodě, je uvnitř organismů. Prochází-li světlo, prochází tělem organismu a absorbuje se na chlorofylu uvnitř. Oceánská voda bez chlorofylu je temně modrá. S chlorofylem je zelenavá. Po přečtení tohoto článku budete možná na dovolené u moře moci určit, proč voda v moři má právě takovou barvu, jakou má.


Chancey, M. A.: Short Range Underwater Optical Communication Links

Koncentrace chlorofylu v závislosti na hloubce pro různé Jerlovovy druhy vod. V některých vodách můžete Ronju potopit přímo pod hladinu, protože plankton je až v šedesátimetrové hloubce, to je výška Petřínské rozhledny. V jiných vodách je ale zase nejlépe spustit Ronju do stometrové hloubky.

Druhé housle za chlorofylem při absorpci světla ve vodě hrají takzvané CDOM – Colored Dissolved Organic Matter neboli yellow stuff či gelbstoff. Jsou ve vodě jen tak rozpuštěné a jsou žluté. O co se jedná? Jsou to třísloviny z rozkladu organické hmoty. Třísloviny dávají barvu třeba čaji, černé vodě z močálů nebo řekám s černou vodou, v Česku řeka Morava. Světově největší řeka tohoto druhu je podle názvu ne zrovna překvapivě Rio Negro. Mravní ponaučení: napříč řekou Moravou Ronjou pod vodou zřejmě nedopingnete.

Fotografie z Chanceyho testování

Chancey postavil dvě osmdesátilitrová akvária pět metrů od sebe. V jednom akváriu byla potopená jedna Ronja, v druhém druhá. Paprsek putoval uvnitř akvárií pod vodou a mezi akvárii vzduchem.


Chancey, M. A.: Short Range Underwater Optical Communication Links

Vlevo je průchod modrozeleného paprsku pod vodou akvária a vpravo průchod zeleného, jak Chancey svoje podvodní Ronji testoval.

Konstrukce optických tubusů je provedena z plastikové stavebnice odpadních rour. U běžné Ronji je nutné, a návod je na tom postaven, aby tubusy byly z plechu. Ale spousta lidí si je stavěla z plastu. Vystavovali se tak závažnému riziku, že až se postaví slunce do nevhodného úhlu, lupou fokusované sluneční světlo, které normálně děti používají k zapalování různých předmětů, plastovou trubku zapálí. Máme potom požár na střeše domu, což může vést až k požáru budovy a ztrátám na lidských životech. Je to riziko s vysokým dopadem, které se může projevit až za několik let – slunce svoji dráhu na obloze během roku mění, a během několika let může být v kritický den zataženo. Závada s tak dlouhou dobou projevu a tak závažným dopadem je závada velice zákeřná.


Twibright Labs (GFDL)

Jeden uživatel Ronji poslal fotku, jak mu sluníčko vypálilo do plastových dílů Ronji dráhy. Prakticky tak demonstroval požární riziko, kterému se uživatelé, stavějící Ronju v rozporu s návodem, vystavují.


Bidgee via Wikimedia Commons (CC-BY-3.0)

Uživatel, kterému slunce vypálilo plastik, tak nevědomky vynalezl Campbell-Stokesův zapisovač slunečního svitu. Záznam je vypalován věšteckou koulí do papírové karty. Z karet se pak dá věštit, v kolik hodin svítilo slunce.

Chancey postavil tubusy z plastu a ještě pěkně černé. Sluníčko a lupa zapalují černou barvu obzvláště dobře. V jeho aplikaci to ale nevadí. Přímý slunečný svit se pod vodou téměř nevyskytuje. A i kdyby se vyskytoval blízko pod hladinou, plastová trubka je zvenku chlazena vodou. Navíc, i kdyby k zahoření došlo u dílu, který není zvenku v přímém kontaktu s vodou, celé zařízení je ponořeno pod vodou, a tak je hašení zajištěno. V extrémním případě může tak dojít k poškození zařízení, ale nikdy ne k požáru, pokud se zařízení nebude z vody vyndavat.

Chanceyho tubusy obsahují čočky dvě. Má odlišnou konstrukci pro tubus vysílače a přijímače a na jednom z typů je dvojitá čočka vidět, jak má tubus prstencovité zúžení. Dvojitými čočkami je možné vyřešit problém diody, jejíž vyzařovací úhel neodpovídá úhlu kužele paprsků čočky. Kužel z LED se pomocí přídavné čočky zúží (spojka) nebo rozšíří (rozptylka).


Chancey, M. A.: Short Range Underwater Optical Communication Links

Chancey postavil tubusy z plastu, to ale v podvodním prostředí nevadí, neboť riziko požáru sluncem soustředěným lupou nehrozí.


Chancey, M. A.: Short Range Underwater Optical Communication Links

10MHz signál po průchodu podvodní Ronjou a výsledky z testování datového přenosu.

Detail vodotěsného provedení konektorů, zatmelených speciálním tmelem specifikovaným pro prostředí pod mořskou vodou.

Výsledky analýzy podvodních systémů

V grafu můžeme vidět přehled, jak si optické systémy stojí v porovnání s akustickými. Všimněte si prosím, že akustickým systémům je jedno, zda je voda zakalená nebo ne:


Chancey, M. A.: Short Range Underwater Optical Communication Links

Vodorovná osa: dosah, svislá osa: přenosová rychlost. Oblast vlevo od červené linie CLW jsou laserové systémy teoreticky předpovězené v práci pro čistou oceánskou vodu. COW jsou pro pobřežní vodu a THW pro zakalenou vodu v přístavech. Modré čtverečky jsou akustické systémy v hluboké vodě, zelené trojúhelníčky akustické systémy v mělké vodě.

Jak již to tak často bývá, podvodní optický komunikační systém není žádný všelék. Hodí se pro vyšší komunikační rychlost nad 1 Mbps pro vzdálenost do 100 metrů. Akustické systémy proti tomu vítězí v oblasti rychlostí od 10 bitů za sekundu do 1 megabitu za sekundu a mají větší dosah. V grafu je např. akustický systém 300 bitů za sekundu a 200 kilometrů. Nejrychlejší akustický systém má půl megabitu a půl kilometru.

Stejným problémem trpí i Ronja pozemská a domnívám se, že je jedním z faktorů, proč se Ronja a obecně FSO moc neujaly: vlivem exponenciálního útlumu v médiu, v tomto případě atmosféře při meteorologických jevech snižujících viditelnost, je dosah limitován. Zařízení se tak hodí spíš pro vyšší rychlosti a kratší trasy, v případě standardní Ronji do 1,4 km a vždy 10 Mbps full duplex.

widgety

Akustické systémy 37,5 kHz +/- 1kHz s 10 ms impulsem jednou za sekundu se používají i v lokalizátorech černých skříněk z padajících letadel, jako byl např. vysokoprofilový případ letu MH370, jehož skříňku se ale nepodařilo lokalizovat. Takové systémy mají velmi nízkou přenosovou rychlost, jde přeci pouze o přenesení informace o existenci akustického majáku. Díky tomu mohou mít velký a všesměrový dosah, což je při vyhledávání vraku důležité: 1–2 kilometry, za dobrých podmínek 4–5 kilometrů.

Skončíme s podmořskou Ronjou a příště si povíme o výukovém spoji s Ronjou na ČVUT.

Našli jste v článku chybu?
Lupa.cz: Facebook dva roky falšoval čísla videí

Facebook dva roky falšoval čísla videí

Root.cz: Hořící telefon Samsung Note 7 zapálil auto

Hořící telefon Samsung Note 7 zapálil auto

DigiZone.cz: Technisat připravuje trojici DAB

Technisat připravuje trojici DAB

Měšec.cz: TEST: Vyzkoušeli jsme pražské taxikáře

TEST: Vyzkoušeli jsme pražské taxikáře

DigiZone.cz: Samsung EVO-S: novinka pro Skylink

Samsung EVO-S: novinka pro Skylink

DigiZone.cz: Budoucnost TV vysílání ve Visegrádu

Budoucnost TV vysílání ve Visegrádu

120na80.cz: Galerie: Čínští policisté testují českou minerálku

Galerie: Čínští policisté testují českou minerálku

Vitalia.cz: Tohle všechno se dá usušit

Tohle všechno se dá usušit

Lupa.cz: Další Češi si nechali vložit do těla čip

Další Češi si nechali vložit do těla čip

Root.cz: Podívejte se na shořelé Samsung Note 7

Podívejte se na shořelé Samsung Note 7

Podnikatel.cz: Nemá dluhy? Zjistíte to na poště

Nemá dluhy? Zjistíte to na poště

Podnikatel.cz: Udělali jsme velkou chybu, napsal Čupr

Udělali jsme velkou chybu, napsal Čupr

Lupa.cz: Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Patička e-mailu závazná jako vlastnoruční podpis?

Lupa.cz: Co všechno je Facebook schopný cenzurovat?

Co všechno je Facebook schopný cenzurovat?

Vitalia.cz: dTest odhalil ten nejlepší kečup

dTest odhalil ten nejlepší kečup

Vitalia.cz: Jak Ondra o astma přišel

Jak Ondra o astma přišel

Lupa.cz: Cimrman má hry na YouTube i vlastní doodle

Cimrman má hry na YouTube i vlastní doodle

120na80.cz: Nejsilnější alergeny jsou pryč

Nejsilnější alergeny jsou pryč

Lupa.cz: Jak se prodává firma za miliardu?

Jak se prodává firma za miliardu?

DigiZone.cz: Sat novinky: NASA Ultra HD (4K)

Sat novinky: NASA Ultra HD (4K)