Jedes neue Wissen durchläuft normalerweise drei Phasen: 1. "Unsinn!" 2. "Und wenn wirklich …" 3. "Wer kennt das nicht!"
Zuverlässiger und qualitativ hochwertiger Funkverkehr spielt eine wichtige Rolle für die Sicherheit der Navigation und die erfolgreiche Durchführung von Kampfhandlungen. Eine Gruppe von Spezialisten der wissenschaftlichen Abteilung des System Center Pacific, Space and Naval Warfare (SPAWAR), die im Interesse der US Navy auf dem Gebiet der Funkkommunikation, Radar, Meteorologie und Ozeanographie forscht, schlug eine originelle Lösung für die Problem der Überlastung von Schiffen mit Kommunikationssystemen.
Die funkelektronische Ausrüstung eines modernen Kampfschiffes vom Typ "Arlie Burke" umfasst etwa 80 Antennen für verschiedene Zwecke. Empfangs- und Sendegeräte erzeugen während des Betriebs zahlreiche gegenseitige Störungen - Ingenieure benötigten spezielle Studien, um das Schema ihrer rationellen Platzierung zu bestimmen. Darüber hinaus haben herkömmliche Schiffsantennen eine Reihe von Nachteilen – sie sind sperrig, schwer, im Gefecht leicht verwundbar und erfordern im Sturm hohe Masten, was die Radarsignatur des Schiffes erhöht. Mindestens die Hälfte dieser Antennen ist zu einem bestimmten Zeitpunkt ausgeschaltet und wird nicht verwendet, daher liegt die Schlussfolgerung nahe, dass es notwendig ist, faltbare Strukturen zu schaffen.
Im Jahr 2007 entwickelten SPAWAR-Spezialisten eine Technologie, die elektrische Leitfähigkeit und magnetische Induktion von im Meerwasser enthaltenen Metallsalzen nutzt, um Radiowellen zu empfangen und zu senden. Wenn Meerwasser ein guter elektrischer Leiter ist, warum kann dann ein Flüssigkeitsstrahl eine herkömmliche Metallantenne nicht ersetzen? Eine absolut geniale und einfache Erfindung.
Von der Theorie zur Praxis gab es nur einen Schritt: Mit Hilfe einer Wasserpumpe bauten die Forscher einen primitiven Springbrunnen zusammen – ein Gerät, das durch einen Induktor, der mit einem tragbaren Sender verbunden war, einen Strom Meerwasser spuckte. Es gibt viel Wasser außerhalb des Schiffes, so dass niemand einen Mangel an diesem Verbrauchsmaterial haben wird. Signale werden von der „Wasserantenne“mittels konventioneller elektromagnetischer Induktion gesendet und empfangen. Und keine Nanotechnologie!
Die Strahlhöhe bestimmt die Frequenz, auf die die Antenne abgestimmt ist. Zum Beispiel erfordern UHF-Funkwellen eine etwa 2 Fuß (0,6 Meter) hohe Fontäne und VHF 6 Fuß. Um HF-Wellen zu empfangen, benötigen Sie eine Wassersäule von 80 Fuß (24 Meter!). Ein solcher Jet ist in der Lage, Signale im Bereich von 2 bis 400 MHz zu empfangen und zu senden. Der Querschnitt des Strahls bestimmt die Breite des Kanals (d. h. die Übertragung umfangreicherer Daten, z. B. Video, erfordert einen dickeren Wasserstrahl). Das gesamte System passt in eine Hand. Mit seiner Hilfe konnten die SPAWAR-Forscher ein klares Signal in einer Entfernung von mehreren zehn Kilometern empfangen.
Der Vorteil solcher "Wasserantennen" ist der minimale Platzbedarf für ihre Installation. Durch den Einbau zusätzlicher Kollektorspulen und Sprühdüsen können die Antennen für den Einsatz bei jeder Frequenz einfach umgerüstet werden. Die Wasserantenne kann mit minimalem Aufwand hergestellt werden - das Gerät verbraucht weniger Strom als eine Tischlampe.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Metallantennen sind alle Elemente der Wasserantenne praktisch schwerelos und leicht zu demontieren. Die Parameter der Wassersäulen können abhängig von den derzeit verwendeten Antennentypen ständig geändert werden. Laut SPAWAR-Experten können zehn solcher Antennen 80 herkömmliche ersetzen. Darüber hinaus ist die reflektierende Wirkung von Meerwasser geringer als die von Metall, und wenn das Schiff maximale Tarnung benötigt, muss der Kommandant nur den Befehl geben, einfach alle Wassersäulen zu entfernen.
Gleichzeitig müssen die Forscher eine Reihe schwieriger Probleme lösen, bevor sie ihre Erfindung in die Praxis umsetzen.
Zum Beispiel ist eine Wasserantenne extrem anfällig für Windböen - die Energie des Strahls nach oben wird auf Null reduziert, und dann wird selbst ein schwacher Wind die Leinwand der Antenne zerreißen und dadurch ihre Resonanzcharakteristik vollständig beeinträchtigen.
SPAWAR-Wissenschaftler haben wieder eine originelle Lösung gefunden: Es genügt, einen Wasserstrahl in ein Kunststoffrohr mit geschlossener Spitze einzuschließen. Dadurch werden nicht nur die schädlichen Auswirkungen des Windes verhindert und alle Eigenschaften der "Wasserantenne" erhalten, sondern auch die wiederholte Verwendung der gleichen Wassermenge (die Forscher glauben, dass ihre Technologie an Land verwendet werden kann und die hervorstehende Äste der Antennen mit schönen Fontänen). Was das Einbringen von Wasser in ein Kunststoffrohr angeht, ist die Idee von SPAWAR nicht neu - solche Antennenoptionen gibt es, wenn ein Band in eine flexible Kunststoffhülle gelegt wird, die sich unter Luft- oder Antriebsdruck selbst verdreht, wie ein Band in einem Maßband.
Auch bleibt unklar, was der Gewinn von Wasserantennen ist. Aufgrund der nicht optimalen Leitfähigkeit der „Wassersäule“leidet wahrscheinlich der Wirkungsgrad und es sind Out-of-Band-Emissionen möglich.
Das Prinzip einer Wasserantenne ist so dumm und simpel, dass es kaum zu glauben ist, dass es noch niemand geahnt hat. Diese schöne Idee müssen die SPAWAR-Scherzbolde den Walen ausspioniert haben: Berichten zufolge stellen die Wale Fontänen aus, um sich gegenseitig SMS-Nachrichten zu schicken. Ich habe irgendwie mit ihnen kommuniziert - sie sagen, das Signal sei schwach, nur 2 Streifen …