تُعد عملية التصوير تحت الماء مفتاحاً رئيسياً لفهم البيئات البحرية وكشف تنوعها.
ورغم تقدم تقنيات التصوير بشكل عام، إلّا أن هناك عائقاً كبيراً للتصوير والمراقبة تحت الماء. فالكاميرات الحالية يجب ربطها أما بالسفن أو الطائرات دون طيار، حيث تستهلك طاقة كبيرة.
كما تتطلب تغيير البطاريات بشكل مستمر، بالإضافة الى أن التكلفة العالية لتشغيل كاميرا تعمل تحت الماء لفترة طويلة.
تكلفة زهيدة
تمكن الباحثون في معهد “ماساتشوستس” للتكنولوجيا بالولايات المتحدة، من التغلب على تلك العوائق عن طريق تصميم كاميرا جديدة دون بطارية، وتستطيع نقل الصور لاسلكياً.
الفريق العلمي الذي يقوده الباحث اللبناني بمعهد “ماساتشوستس” فاضل أديب تمكّن من تصميم تلك الكاميرا، وتجربتها في البيئات البحرية بتكلفة زهيدة لا تزيد عن 100 دولار.
وبحسب الورقة العلمية المنشورة في دورية “نيتشر كومينيكيشن” تعمل الكاميرا الجديدة عن طريق حصاد الموجات الصوتية.
أيّ أنها تحول الطاقة الميكانيكية من الموجات الصوتية التي تنتقل عبر الماء إلى طاقة كهربائية تشغل معدات التصوير والاتصالات الخاصة بها.
وبعد التقاط بيانات الصورة وتشفيرها، تستخدم الكاميرا أيضاً موجات صوتية لنقل البيانات إلى جهاز استقبال يعيد بناء الصورة.
أكثر دقة
وقال أديب في لقاء ل”الشرق” إن الكاميرا تستهلك طاقة أقل بحوالي 100 ألف مرة عن كاميرا الهاتف المحمول. كما أنها تستطيع التقاط الصور الملونة حتى في البيئات المظلمة تحت الماء.
ونظراً لأنها لا تحتاج إلى مصدر طاقة خارجي، يمكن أن تعمل الكاميرا لأسابيع متتالية قبل استرجاعها، مما يتيح للعلماء البحث في الأجزاء النائية من المحيط بحثاً عن أنواع جديدة.
ويمكن استخدام الكاميرا أيضاً لالتقاط صور لتلوث المحيطات أو مراقبة صحة ونمو الأسماك التي يتم تربيتها في مزارع تربية الأحياء المائية.
وأوضح أديب أن “هذه التكنولوجيا يمكن أن تساعدنا في بناء نماذج مناخية أكثر دقة وفهماً أفضل لكيفية تأثير تغير المناخ على العالم تحت الماء”.
كيف تعمل الكاميرا اللاسلكية؟
وفي حالة الكاميرا المُصممة حديثاً، فحين تصطدم موجة صوتية بُمحول الطاقة، تهتز جزيئات المادة الكهروضغطية لتحول تلك الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.
ومن ثم تتولد الموجات الصوتية في البيئات البحرية من مصادر عدة، كالسفن العابرة، أو الحياة البحرية.
وينجم عن تلك العملية توليد كمية صغيرة جدًا من الطاقة “هنا جاء التحدي الكبير.. فالكاميرات تحتاج لطاقات كبيرة لتشغيلها”
يقول أديب “فحتى مع تخزين الطاقة المحصودة داخل المحول الكهربي لا تزال الكمية صغيرة للغاية”.
لذا، وللحفاظ على استهلاك الطاقة عند أدنى مستوى ممكن، استخدم الباحثون مستشعرات تصوير تم تصميمها خصيصاً للاستخدام منخفض الطاقة للغاية.
لكن تلك المستشعرات لا تلتقط سوى الصور ذات التدرج الرمادي.
ونظراً لأن معظم البيئات تحت الماء تفتقر إلى مصدر الضوء، فقد احتاج الباحثون أيضاً إلى تطوير “فلاش” منخفض الطاقة.
وقال أديب: “هنا جاءت الخطوة الجديدة”.
ووفقاً لـ”أديب”، قام الباحثون باستخدام مصابيح “LED” لها ألوان حمراء وخضراء وزرقاء. ينبعث منها الضوء بالتتابع، وتقوم مستشعرات بالتقاط الصورة أثناء الانبعاث الضوئي ثم يجرى معالجة الصور الملتقطة أصلاً بالأبيض والأسود بغرض توفير الطاقة.
وأضاف الباحث اللبناني: “تطلب الأمر قدراً لا بأس به من الإبداع لمعرفة كيفية القيام بذلك”.
مشيراً: “فالضوء الملون باللون الأحمر والأخضر والأزرق ينعكس في الجزء الأبيض من كل صورة. وعندما يتم دمج بيانات الصورة في مرحلة ما بعد المعالجة، يمكن إعادة بناء الصورة الملونة”.