Подводные роботы научились общаться на расстоянии 700 метров благодаря антенне BlueME

Подводные роботы умеют видеть в темноте, собирать пробы со дна и обследовать трубопроводы. Но общаться друг с другом — до сих пор почти не могут: акустические сигналы искажаются, оптические каналы бессильны в мутной воде, а радиоволны классических диапазонов гасятся морской средой за считанные метры. Учёные Университета Флориды (University of Florida, UF) предлагают решение, которое они считают первой в мире практической демонстрацией магнитоэлектрических антенн для подводной робототехники.

Система называется BlueME — от Blue (океан) и ME (Magnetoelectric). Это компактная антенная решётка, позволяющая подводным роботам обмениваться данными на расстоянии свыше 700 метров, потребляя менее 10 ватт мощности. Результаты подтверждены испытаниями в открытой воде — как в пресном озере, так и в океане — и опубликованы 29 мая 2026 года в рецензируемом журнале IEEE Journal of Oceanic Engineering.

Проект возглавили два профессора кафедры электротехники и вычислительной техники UF: Мд Джахидул Ислам (Md Jahidul Islam), специалист по морской робототехнике, и Адам Халифа (Adam Khalifa), эксперт по миниатюрным беспроводным имплантируемым устройствам. Соавторы статьи — Мехрон Талеби (Mehron Talebi) и Султан Махмуд (Sultan Mahmud).

Тело как солёная вода: откуда пришла идея

Путь к BlueME оказался неожиданным. Адам Халифа годами работал над крошечными беспроводными медицинскими имплантатами — устройствами, которые вводятся в организм инъекцией, а не хирургическим путём, и должны надёжно передавать сигналы сквозь ткани тела. Человеческое тело — это, по сути, слегка солёная вода, и именно это сходство стало ключевым прозрением.

«Я годами проектировал миниатюрные беспроводные имплантаты и изучал эффективную передачу энергии в высокопроводящих средах. В какой-то момент стало очевидно: многие физические проблемы внутри человеческого тела существуют и под водой. Наше тело — это, по сути, слабосолёная вода», — рассказывает Халифа.

Именно этот междисциплинарный мост между медицинской микроэлектроникой и океанографией лёг в основу BlueME. Традиционные подходы к подводной связи — акустика и оптика — хорошо известны, но страдают от системных ограничений. Акустические системы подвержены многолучевой интерференции, эффекту Допплера и задержкам; оптические каналы работают только на коротких расстояниях и требуют прямой видимости. Электромагнитные волны классических радиочастот поглощаются морской водой в течение метров. Но сверхнизкие и низкие частоты (VLF/LF — от 3 до 300 кГц) проникают значительно глубже — именно их и использует BlueME.

Как работает магнитоэлектрическая антенна

В основе BlueME лежит массив магнитоэлектрических (МЭ) антенн — устройств, использующих сочетание пьезоэлектрических (PZT) и магнитострикционных (Metglas) слоёв. Такая трёхслойная конструкция позволяет антенне работать на собственной механической резонансной частоте, эффективно излучая и принимая VLF/LF-сигналы без необходимости в громоздких конструкциях, характерных для традиционных электрически малых антенн.

«Эффективность — это абсолютный приоритет, — подчёркивает Ислам. — Наш проектный ориентир состоял в том, чтобы потребляемая мощность была очень низкой — в идеале ниже, чем у стандартной стереокамеры, — при сохранении надёжной связи. Наша компактная и энергоэффективная система BlueME достигает этого баланса, работая на мощности около 10 ватт на максимальной нагрузке».

Для испытаний BlueME установили на два аппарата: автономное надводное судно (ASV) и телеуправляемый подводный аппарат (ROV). Полевые испытания проводились в озере Уолберг (пресная вода) и в открытом океане (солёная вода). Ключевые характеристики, подтверждённые в ходе испытаний:

• Дальность связи — свыше 700 метров в условиях открытого океана.
• Энергопотребление — менее 10 ватт, что сопоставимо со стандартной стереокамерой подводного робота.
• Устойчивость к помехам — система сохраняла работоспособность в условиях мутности, наличия физических препятствий и многолучевой интерференции, которые обычно деградируют акустику и оптику.
• Первая полевая демонстрация — BlueME является первой в мире МЭ-антенной системой, испытанной в практических условиях за пределами лабораторных резервуаров, и крупнейшей VLF МЭ-антенной решёткой на сегодняшний день.
• Предварительный патент — команда подала заявку на патент и ищет финансирование для масштабирования технологии и расширения испытаний с автономными подводными аппаратами.

Зачем роботам «разговаривать» под водой

Практическое значение BlueME выходит далеко за пределы академического интереса. Координация нескольких подводных роботов сегодня остаётся крайне сложной задачей: пропускная способность и дальность подводных каналов связи настолько ограничены, что большинство автономных аппаратов способны обмениваться лишь скудными статусными сигналами или вынуждены периодически всплывать на поверхность для передачи данных.

«Представьте: робот пингует вас каждые 10 минут, сообщая, как продвигается миссия, и оператор может принимать решения в реальном времени — и, возможно, адаптировать задание на ходу», — описывает перспективу Ислам.

Области потенциального применения — военно-морские операции, экологический мониторинг, инспекция подводной инфраструктуры (трубопроводов, кабелей, опор ветрогенераторов), поисково-спасательные работы и океанографические исследования. В каждом из этих сценариев возможность обмена данными между несколькими аппаратами без всплытия принципиально меняет операционную модель.

Контекст усиливает значимость разработки. Рынок автономных подводных аппаратов (AUV) стремительно растёт: по оценкам аналитиков Allied Market Research, к 2030 году его объём превысит 5 млрд долларов, а основными драйверами роста остаются оборонный сектор и нефтегазовая отрасль. При этом именно отсутствие надёжной межроботной связи продолжает оставаться одним из главных технологических барьеров на пути к полноценным мультироботным подводным системам.

«Мы всё ещё на ранней стадии. Но прорывы в области компактной подводной связи могут фундаментально изменить то, как автономные морские системы сотрудничают и действуют в сложных океанских условиях, — говорит Ислам. — Мы говорим о самых первых днях очень мощного продукта».