فناوری جدید رادار می‌تواند اجسام متحرک را از پشت دیوار رهگیری کند

زوميت/ فناوري چندمنظوره جديد دانشمندان آمريکايي مي‌تواند افراد گرفتار در ساختماني در حال سوختن يا حتي اجسام در حال حرکت در فضا را پيدا کند.
حدود يک قرن است رادار را داريم. رادار که قطعه‌اي دست‌کم گرفته‌شده در جعبه‌ابزار فناوري بشر محسوب مي‌شود، ازنظر مفهومي ساده و ظريف است: امواج راديويي را ارسال مي‌کنيد و انعکاس آن‌ها را با استفاده از گيرنده برمي‌داريد و براي تشخيص محل اجسام و دوري يا نزديکي آن‌ها امواج را بررسي مي‌کنيد.

امروزه، مهندسان توانسته‌اند با استفاده از چندين گيرنده (رسيور) سيستم‌هاي راداري پيچيده‌اي بسازند؛ دقيقا مانند زماني‌که موبايلي به چندين گيرنده سيگنال مي‌فرستد و مي‌توان با استفاده از تکنيک‌هاي خاص راداري، مکان دقيق آن را مشخص کرد.

به‌تازگي، پژوهشگران مؤسسه ملي فناوري و استانداردها در آمريکا (NIST) سيستم اسکن راداري ساخته‌اند که از پيکربندي برعکس استفاده مي‌کند و در آن يک گيرنده و چند فرستنده به‌کار رفته است. سيستم راديويي جديد مي‌تواند حتي زماني که اجسام پشت ديوارها پنهان هستند يا با سرعت فراصوت حرکت مي‌کنند، به‌صورت درلحظه (real-time) تصوير و ويدئو از آن‌ها ايجاد کند.

---

بازار

---

فناوري جديد به‌طور بالقوه مي‌تواند به نيروهاي امدادي کمک کند تا مردم را در ساختمان‌هاي پر از دود بهتر پيدا کنند يا به رديابي زباله‌هاي فضايي کمک کند. پژوهشگران يافته‌هايشان را در مجله Nature Communications گزارش کردند. سيستم NIST متکي بر ريزموج‌ها است؛ همان امواج به‌کاررفته در اجاق ميکروويو براي گرم‌کردن غذا.

ريزموج‌ها کوتاه‌ترين اعضاي خانواده امواج راديويي هستند. طول موج آن‌ها مي‌تواند از اندازه يک خط‌کش مدرسه تا ضخامت يک سکه متغير باشد. از آن‌ها قبلا در رادار استفاده شده است. براي مثال، دستگاه‌هايي که سرعت خودرو را در جاده رديابي مي‌کنند، معمولا متکي‌بر ريزامواج هستند. اگر طول امواج ريزموج را بسيار کمتر کنيد (ده‌هزار بار کمتر از کوتاه‌ترين ريزموج‌ها) به نور مرئي مي‌رسيد. همه اين‌ها روي طيف الکترومغناطيسي قرار دارند و به‌جز طول موج‌ها، اساسا تفاوتي ميان آن‌ها وجود ندارد.


اگرچه ريزموج‌ها براي چشم انسان مشاهده‌شدني نيستند، مي‌توان براي ايجاد آني (real-time) تصاوير از آن‌ها استفاده کرد

ريزموج‌ها ازنظر ايجاد تصاوير درمقايسه‌با نور مزيت‌هايي دارند. فابيو دا سيلوا، يکي از اعضاي گروه پژوهشي مي‌گويد: «بديهي است نمي‌توانم آن‌سوي ديوارها را ببينم؛ زيرا طول‌موج‌هايي که چشم انسان به آن‌ها حساس است، به‌خوبي در چنين اجسامي نفوذ نمي‌کنند. اگرچه اگر سراغ طول‌موج‌هاي طولاني‌تر برويد، مثلا طيف ريزموج‌ها، بايد بتوانيد آن‌سوي ديوارها را ببينيد.»

درواقع، به‌همين‌دليل است که روتر مي‌تواند به هر جاي خانه برسد يا تلفن‌همراه مي‌تواند در زيرزمين نيز امواج را بگيرد. اين دستگاه‌ها به‌کمک ريزموج‌هايي به اينترنت وصل مي‌شوند که مي‌توانند از ديوارها و کف ساختمان عبور کنند. براين‌اساس، سيستم جديد پژوهشگران مي‌تواند از مواد نسبتا متراکمي نظير ديوار خشک و بتن نيز عبور کند. علاوه‌بر‌اين، ابرهاي ضخيم و باران نيز مانع آن نمي‌شوند.

رادار سنتي ازنظر ايجاد سريع تصاوير دقيق عملکرد خوبي ندارد. محمدرضا ايماني، استاد دانشگاه آريزونا و پژوهشگر حوزه تصويربرداري ريزموج مي‌گويد: «براي ايجاد تصوير، سيستم‌هاي رادار معمولا بايد الگوهاي روشنايي خود را اسکن کنند که معمولا موجب کاهش سرعت فرايند تصويربرداري مي‌شود.»

پژوهشگران NIST مي‌خواستند سيستمي بسازند که بتواند بر اين محدوديت غلبه کند. آنان براي گرفتن ايده دوربين‌هاي تک‌پيکسلي را بررسي کردند که در عمل دوربين‌هاي بدون لنز هستند. پژوهشگران نور را ارسال و با استفاده از آشکارسازهاي فوق‌سريع و بسيار حساس مدت زمان بازگشت نور را اندازه‌گيري مي‌کنند. اگر سيستمي داشته باشيد که اين داده‌ها را سريعا پردازش کند، مي‌تواند به‌طور سريع و کارآمد تصاوير را ايجاد کند.

بخش مهم ديگر از سيستم پژوهشگران وابسته به چيزي به نام نور در حال پرواز (light-in-flight) است که با نحوه انعکاس موج‌ها از اجسام براي رسيدن به گيرنده‌ها کار مي‌کند. دا سيلوا مي‌گويد: «از اين ايده استفاده مي‌کنيد که نور از اشياء ديگر انعکاس پيدا مي‌کند و سپس اين اشياء مي‌توانند اشياي ديگر را در طول چندين انعکاس روشن کنند.»

جدا از تصويربرداري، نرم‌افزارهاي ترسيم سه‌بعدي از نور در حال پرواز اغلب براي ايجاد تصاوير واقعي‌تر استفاده مي‌کنند. پژوهشگران NIST اين ويژگي را نيز در طرح خود گنجاندند.
يکي از موانع بزرگ براي داسيلوا و همکارانش توانايي تلفيق تمامي اين مفاهيم درون سيستم اسکن کاربردي بود. بنابراين، آنان به GPS روي آوردند که با يافتن موقعيت شما با توجه به چندين ماهواره محل شما را پيدا مي‌کند. دا سيلوا و همکارانش از چند منبع ريزموج و يک گيرنده استفاده کردند و براي ترکيب اطلاعات آن‌ها به الگوريتم‌هاي کامپيوتري روي آوردند. نتيجه تلاش آن‌ها سيستمي است که مي‌تواند منطقه‌اي به وسعت آپارتماني بالاتر از حد متوسط را اسکن کند و اجسامي به کوچکي يک ميلي‌متر را در چند ميکروثانيه بيابد.

پژوهشگران اميدوار هستند سيستمشان بتواند براي کاربردهاي مشابه با هدف اصلي رادار استفاده شود: رديابي اجسامي که فراصوت هستند و با سرعتي بيش از پنج برابر سرعت صوت حرکت مي‌کنند. به‌عنوان مثال، انفجارها يا رديابي زباله‌هاي فضايي که همان‌طورکه مدار زمين با اشياي دست‌ساز انسان شلوغ مي‌شود، به تهديد بزرگ‌تري تبديل مي‌شود. ايماني مي‌گويد:

علاوه‌بر امکان تصويربرداري سريع از صحنه‌اي وسيع، سيستم مذکور در اين مقاله مي‌تواند بين رويدادهاي پراکندگي اول و دوم تمايز قائل شود. به‌عبارت‌ديگر، نه‌تنها مي‌تواند انعکاس را تشخيص دهد؛ بلکه انعکاسي را نيز تشخيص مي‌دهد که پس از انعکاس رخ مي‌دهد. مي‌توان از رويدادهاي پراکندگي دوم براي ايجاد تصويري از پشت موانع و نيز اطراف آن‌ها استفاده کرد.
نتايج ارائه‌شده در مقاله مبتني‌بر نتايج آزمايشي است که در محيط آزمايشي NIST به‌دست آمده است. از آن زمان، دا سيلوا به استارتاپي به نام Wavsens رفته که در آنجا اميدوار است کار روي اين سيستم را ادامه دهد و درنهايت، آن را به سيستمي تبديل کند که بتواند به بازار عرضه و گسترده‌تر استفاده شود. وي مي‌گويد: «انتظار داريم در چند ماه آينده نمونه اوليه‌اي از آن آزمايش شود. سپس، احتمالا در سال بعدي سيستمي خواهيم داشت که بتواند در شرايط واقعي استفاده يا آزمايش شود.»

جدا از سيستم شرح‌داده‌شده، پژوهشگران ديگر مي‌خواهند اسکنرهاي امنيتي ريزموجي بسازند که درمقايسه‌با دستگاه اسکن غول‌پيکر موجود در فرودگاه، سريع‌تر و کوچک‌تر و کمتر آزاددهنده باشد.
تصويربرداري ريزموج اکنون قسمت مهمي از خودروهاي خودران است و دوربين‌هاي ريزموج کوچک مي‌توانند در تلفن شما نيز استفاده شوند. ايماني مي‌گويد از اين فناوري مي‌توان حتي براي تعيين مناسب‌بودن اندازه کفش بدون هيچ‌گونه تأثير مضر و تابش غيرضروري استفاده کرد که مانند نوع قديمي از دستگاه انتخاب اندازه مناسب کفش کار خواهد کرد که در آن از اشعه ايکس استفاده مي‌شد.

به پيج اينستاگرامي «آخرين خبر» بپيونديد
instagram.com/akharinkhabar