حسگری جهانی به نام اتمسفر

به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان؛ حسگرها معمولاً در ابزارهای مختلف و به منظور ارسال و دریافت سیگنال‌های الکترومغناطیسی و واکنش نشان دادن نسبت به آن‌ها به کار گرفته می‌شوند. برای نمونه در حال حاضر طیف مختلفی از حسگرها در تلفن‌های هوشمند، لوازم‌خانگی متصل به اینترنت، خانه‌ها، خودروها، هواپیماها و فضاپیماها به کار گرفته می‌شوند. با وجود این هیچ‌گونه حسگری نمی‌تواند فعالیتی دائمی داشته باشد و اختلال‌های موجود روی سطح یا بالای زمین را تشخیص بدهند.

سازمان دارپا به همین منظور مدتی قبل پروژه‌ای به نام «اتموسنس» (AtmoSense) را راه‌اندازی کرد که به تازگی جزئیات بیشتری از آن منتشر شده است. هدف این پروژه درک اصول انتشار انرژی از سطح زمین تا یونوسفر (ionosphere) است که امکان تبدیل جو به یک حسگر جهانی را فراهم می‌کند.

در حال حاضر دانشمندان می‌دانند که انرژی از سطح زمین تا یونوسفر در حال انتشار است؛ اما نحوه رخ دادن آن هنوز مشخص نیست. بر اساس دانسته‌های عملی، حوادثی مانند رعدوبرق، گردباد، آتش‌فشان و سونامی یک رد 3 بعدی بسیار بزرگ (three-dimensional wakes) از خود برجای می‌گذارند که تا بالای یونوسفر گسترش یافته و نشانه‌هایی را در آن باقی می‌گذارد. از آنجایی که این انرژی از چندین لایه مختلف اتمسفر مانند تروپوسفر، استراتوسفر و مزوسفر عبور می‌کند، محققان در تلاش هستند تا روش‌هایی را به منظور شناسایی آشفتگی‌های به وجود آمده در جو به وجود آورند.

دیوید لوییس (David Lewis)، یکی از فرماندهان نیروی هوایی آمریکا و مدیر پروژه اتموسنس در دفتر علوم دفاعی دارپا گفت:

احتمالاً من مجبور نباشم که حوادثی مانند سونامی یا زلزله را از نزدیک مشاهده کنم. شاید بتوانم با استفاده از داده‌هایی که در جو قرار دارد، در رابطه با آن‌ها یاد بگیرم. من می‌خواهم متوجه شوم که چه میزان اطلاعاتی در دسترس است. همچنین اگر بتوانم سیگنالی را جدا کنم، به نمونه‌ای علاقه دارم که به واسطه پدیده‌های طبیعی باعث به وجود آمدن سروصدا و نویز در پس‌زمینه شده‌اند.

سازمان دارپا تاکنون پیشنهادهای مختلفی را پیرامون پروژه اتموسنس از سوی جامعه علوم جوی دریافت کرده است. متخصصانی که تجربه بسیاری در زمینه شبیه‌سازی و مدل‌سازی جو دارند. این سازمان همچنین به دنبال متخصصانی می‌گردد که راهکارهای منحصر به فردی برای اندازه‌گیری ویژگی‌های اتمسفر مانند «PV-nRT» در اختیار دارند. این متغیرها شامل فشار، حجم، تراکم، دما و بسیار موارد دیگر می‌شود. به علاوه در کنار این متغیرهای پایه، مزوسفر و لایه پایین یونوسفر فرصت‌های الکترومغناطیسی را برای اندازه‌گیری تغییرات طبیعت ارائه می‌دهند.

لوییس ادامه داد:

ما به طور معمول ویژگی‌های موجود در تروپوسفر را مدل‌سازی و شبیه‌سازی کرده و اندازه می‌گیریم. محلی که تغییرات آب‌وهوای زمینی رخ می‌دهد؛ اما ما این اندازه‌گیری‌ها را در استراتوسفر، مزوسفر یا بخش پایینی یونوسفر انجام نمی‌دهیم؛ زیرا هیچ‌کس به آنجا علاقه نداشته و دستیابی به آن دشوار است. حتی در بعضی مواقع از مزوسفر به عنوان ایگنوروسفر (Ignorosphere)، یاد می‌شود؛ اما ما می‌دانیم که داده‌ها از این لایه عبور می‌کنند؛ بنابراین به دنبال روش‌های منحصر به فرد برای اندازه‌گیری جنبه‌های مختلف اتمسفر هستیم.

یکی دیگر از اهداف یونوسفر اندازه‌گیری و درک پس‌زمینه نویزهایی است که سیگنال‌های مورد توجه را تضعیف یا تخریب می‌کنند.

وی افزود:

زمانی که ما در رابطه با پس‌زمینه احتمالی آنتروپی فکر می‌کنیم، توده پرفشار هوا، فشرده‌سازی مایع، نیروی برشی، اثر کوریولیس (Coriolis forces) و چندین مورد دیگر مطرح می‌شوند. همه این موارد می‌توانند نوعی آشفتگی به وجود آورده و اطلاعات را از بین ببرند. زمانی که صحبت از منابع ژئوفیزیکی و هواشناسی آشفتگی جوی می‌شود، طیف‌های گسترده فرکانسی از فرو صوت تا فراصوت منتشر می‌گردند. بعضی از این فرکانس‌ها نسبت به بقیه از آنتروپی جوی مصون هستند و این همان چیزی است که ما علاقه‌مند به ثبت آن هستیم.

اتموسنس از دو فاز تشکیل می‌شود. در فاز اول به مدت 27 ماه مفاهیم توسعه پیدا می‌کنند و در فاز دوم طرح‌های اثبات مفهوم برای آزمایش به وجود می‌آیند.