Το ζήτημα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας προκαλεί συχνά ανησυχία, ιδιαίτερα με την αυξανόμενη χρήση ασύρματων συσκευών στην καθημερινότητα. Το Εργαστήριο Ασύρματων Επικοινωνιών του Ινστιτούτου Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» διαθέτει μακρόχρονη ερευνητική εμπειρία στη μελέτη της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, στον σχεδιασμό και στην ανάπτυξη κεραιών. Για τις ανάγκες της έρευνας, το Ινστιτούτο διαθέτει έναν ηλεκτρομαγνητικά θωρακισμένο ανηχωικό θάλαμο, μια μοναδική τέτοιου τύπου εγκατάσταση στη χώρα. Για το αντικείμενο έρευνας του εργαστηρίου και τις ενδιαφέρουσες εξελίξεις που έρχονται στον τομέα μιλά στο “Πρίσμα” ο δρ Αντώνης Αλεξανδρίδης, διευθυντής Ερευνών και επιστημονικός υπεύθυνος του Εργαστηρίου Ασύρματων Επικοινωνιών του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος».
Ποιο είναι το αντικείμενο έρευνας του εργαστηρίου;
Στο εργαστήριο έχουμε, για πάνω από δύο δεκαετίες, αναπτύξει ερευνητική δραστηριότητα που αφορά τη διάδοση του ηλεκτρομαγνητικού κύματος και τις κεραίες. Ειδικότερα, ασχολούμαστε με τη μελέτη μεθοδολογιών μετρήσεων ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας άλλα και τη σχεδίαση και ανάπτυξη καινοτόμων κεραιών. Έχουμε τη δυνατότητα να κατασκευάζουμε εργαστηριακά πρωτότυπα των κεραιών που σχεδιάζουμε και να μετράμε τα χαρακτηριστικά τους. Στην ερευνητική μας δραστηριότητα κεντρικό ρόλο παίζει η εγκατάσταση του ανηχωικού θαλάμου. Έχουμε εστιάσει στο πεδίο που αφορά τις επικοινωνίες που έχουν σαν επίκεντρο το ανθρώπινο σώμα (body-centric communications). Πολλές από τις ασύρματες συσκευές που χρησιμοποιούμε πλέον λειτουργούν είτε σε επαφή, είτε πολύ κοντά στο σώμα του χρήστη. Αυτό σχετίζεται ερευνητικά με δύο κατευθύνσεις: μία που αφορά τον σχεδιασμό της κεραίας ώστε να λειτουργεί αποδοτικά ακόμα και κοντά στο ανθρώπινο σώμα και μία που ασχολείται με την ασφάλεια του χρήστη όσον αφορά την έκθεσή του σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Στη δεύτερη περίπτωση θα πρέπει να διασφαλίζεται ότι τηρούνται τα όρια ασφάλειας που έχουν θεσπιστεί από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας.
Πότε δημιουργήθηκε ο ανηχωικός θάλαμος και πώς χρησιμοποιείται;
Η κατασκευή της εγκατάστασης ολοκληρώθηκε στα τέλη του 1999, με χρηματοδότηση που κυρίως προήλθε από ευρωπαϊκά ερευνητικά έργα στα οποία συμμετείχε το εργαστήριο. Είναι σε λειτουργία από το 2000. Η εγκατάσταση του ανηχωικού θαλάμου χρησιμοποιείται για να μετράμε και να χαρακτηρίζουμε κεραίες. Όταν μιλάμε για κεραίες, εννοούμε διατάξεις που εκπέμπουν ή λαμβάνουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Στις μέρες μας, οι διατάξεις αυτές βρίσκονται παντού, καθώς οι ασύρματες συσκευές έχουν κυριαρχήσει στην καθημερινή μας ζωή. Μια τυπική μέτρηση χαρακτηρισμού μιας κεραίας είναι η καταγραφή του λεγόμενου διαγράμματος ακτινοβολίας της. Οι μετρήσεις αυτές, για να είναι ακριβείς και αξιόπιστες, θα πρέπει να διεξάγονται σε έναν χώρο όπου τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα δεν υφίστανται ανακλάσεις. Έτσι, μια κεραία, για να μετρηθεί, θα πρέπει ιδανικά να βρίσκεται σε έναν εντελώς άδειο χώρο πολύ μεγάλων διαστάσεων, έναν «ελεύθερο χώρο» (free space). Ο ηλεκτρομαγνητικά θωρακισμένος ανηχωικός θάλαμος προσομοιώνει ένα τέτοιο περιβάλλον ελεύθερου χώρου, όπου οι ανακλάσεις μπορούν να θεωρούνται αμελητέες (δεν έχουμε «ηχώ», εξ ου και ο όρος «ανηχωικός»).
Η έρευνά σας απαιτεί συνεργασία και με άλλα επιστημονικά πεδία;
Βασικό στοιχείο της ερευνητικής μας δραστηριότητας είναι η διεπιστημονικότητα. Το περιβάλλον του Δημόκριτου είναι πολύ ευνοϊκό σε αυτή την κατεύθυνση. Για παράδειγμα, έχουμε αναπτύξει συνεργασίες με ερευνητικές ομάδες του Τομέα Επιστήμης Υλικών του Ινστιτούτου Νανοεπιστήμης και Νανοτεχνολογίας του Δημόκριτου. Η έρευνα αυτή έχει δώσει ενδιαφέροντα αποτελέσματα σχετικά με τη χρήση ειδικών/εξελιγμένων υλικών (όπως μαγνητικά υλικά) στην κατασκευή κεραιών.
Το ζήτημα της ακτινοβολίας απασχολεί αρκετά τον κόσμο. Πραγματοποιείτε δράσεις για την ενημέρωση του κοινού;
Το θέμα της έκθεσης σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία προκαλεί πράγματι ανησυχία στο κοινό. Το βασικό σε τέτοιες περιπτώσεις είναι η σε βάθος γνώση του θέματος και η σωστή ενημέρωση. Το Εργαστήριο Ασύρματων Επικοινωνιών του Δημόκριτου έχει αποκτήσει μεγάλη τεχνογνωσία στο συγκεκριμένο θέμα μέσα από πολυετή ερευνητική δράση. Για τον λόγο αυτό προσπαθούμε σε κάθε ευκαιρία να παρέχουμε ενημέρωση, είτε κατά τη διάρκεια των θερινών σχολείων του Δημόκριτου, είτε σε εκδηλώσεις «ανοιχτών θυρών» (π.χ. Βραδιά Ερευνητή). Μαθητές σχολείων και κοινό μπορούν να γνωρίσουν τις εγκαταστάσεις μετρήσεων του εργαστηρίου, να συζητήσουν με τους ερευνητές και να ενημερωθούν για θέματα κεραιών και ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Αυτό που τονίζουμε σε κάθε περίπτωση είναι ότι οι πολίτες θα πρέπει να ενημερώνονται και να προσέχουν.
Ποιες είναι οι μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις που θεωρείτε ότι έχουν ενδιαφέρον στο πεδίο;
Τελευταία έχουμε προχωρήσει σε σχεδίαση κεραιών που είναι φορετές (wearables), μία τάση που θα δούμε πολύ στα επόμενα χρόνια. Ρούχα που θα έχουν ενσωματωμένα ηλεκτρονικά στοιχεία, μεταξύ των οποίων και κεραίες. Στο εργαστήριο κάνουμε δοκιμές ανάπτυξης υφασμάτινων κεραιών συνδυάζοντας τη χρήση κοινών υφασμάτων (π.χ. τσόχα) με ειδικά αγώγιμα υφάσματα ή σχέδια κεντημένα με αγώγιμες κλωστές. Είναι μια περιοχή που συγκεντρώνει μεγάλο ερευνητικό ενδιαφέρον.
Καθώς η τεχνολογία των κεραιών εξελίσσεται, είναι απαραίτητο να αναβαθμίζεται και ο μετρητικός εξοπλισμός μας. Για τον λόγο αυτό διεκδικούμε χρηματοδοτήσεις που θα μας επιτρέψουν να υποστηρίζουμε τις νέες ανάγκες της έρευνας και ανάπτυξης στον τομέα των κεραιών.
Ηλεκτρομαγνητικά θωρακισμένος ανηχωικός θάλαμος
Ο ανηχωικός θάλαμος είναι ένας μεγάλος θάλαμος με εξωτερικό μεταλλικό κέλυφος μήκους 10 μέτρων, ύψους 5 μέτρων και πλάτους 5 μέτρων. Εσωτερικά καλύπτεται από πυραμίδες ύψους 90 εκατοστών, τοποθετημένες στους τοίχους, στο πάτωμα και στην οροφή του θαλάμου. Οι πυραμίδες αυτές είναι κατασκευασμένες από ένα αφρώδες υλικό (πολυουρεθάνη), εμποτισμένο με σκόνη από άνθρακα, ώστε να είναι αγώγιμο. Χάρη στο σχήμα τους και στο υλικό από το οποίο είναι φτιαγμένες, απορροφούν την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και δεν επιτρέπουν (ή περιορίζουν πάρα πολύ) την ανάκλαση των ηλετρομαγνητικών κυμάτων. Το εξωτερικό κέλυφος λειτουργεί ως ηλεκτρομαγνητική θωράκιση και εξασφαλίζει ότι δεν εισέρχεται απέξω ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που θα δημιουργούσε θόρυβο στις μετρήσεις. Στο εσωτερικό ο χώρος που μένει ελεύθερος μεταξύ των πυραμίδων προσδιορίζει μια μετρητική απόσταση 5 μέτρων, που αποτελεί τη μέγιστη απόσταση μεταξύ τής υπό εξέταση κεραίας και της κεραίας λήψης που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση. Η μετρητική απόσταση αποτελεί σημαντικό χαρακτηριστικό του θαλάμου, καθώς καθορίζει την γκάμα των κεραιών που μπορούν να μετρηθούν. Βασικό τμήμα του εξοπλισμού είναι η διάταξη πάνω στην οποία τοποθετείται η προς μέτρηση κεραία (antenna positioner), η οποία ελεγχόμενα περιστρέφει την κεραία. Έξω από τον θάλαμο υπάρχει το κέντρο ελέγχου, μέσω του οποίου οι ερευνητές ελέγχουν τη διαδικασία λήψης και καταγραφής των μετρήσεων μέσα στον θάλαμο. Η διαδικασία αυτή είναι αρκετά χρονοβόρα. Για παράδειγμα, για να ολοκληρωθεί η μέτρηση του τριδιάστατου διαγράμματος ακτινοβολίας μιας κεραίας, χρειάζονται περίπου 8 ώρες μετρήσεων.
Λήδα Αρνέλλου
