Widzieć przez mgłę

W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.

Radar i jego laserowy odpowiednik lidar umożliwiają wykrywanie obiektów poza zasięgiem wzroku. Ale mgła, deszcz, dym lub pył sprawiają, że narzędzia te stają się bezużyteczne, ponieważ światło i fale radiowe ulegają rozproszeniu. I właśnie to zjawisko wykorzystali niedawno dwaj optycy z University of Central Florida, Milad Akhlaghi i Aristide Dogariu, aby śledzić ruch przedmiotu ukrytego w sztucznej mgle. Analizując subtelne zmiany rozpraszania światła spowodowane przemieszczaniem się obiektu, badacze mogą natychmiast wyznaczyć jego prędkość i kierunek ruchu. Ideę pomiarów, które mogą okazać się niezwykle pożyteczne w kontekście różnych systemów zapobiegania zderzeniom oraz umożliwić namierzanie celów ukrytych na polu walki za pomocą zasłony dymnej, opisano w czasopiśmie „Optica” (2017).

„Śledzenie niewidocznych bezpośrednio obiektów jest w tej chwili niezwykle gorącym tematem” – mówi Gordon Wetzstein, inżynier elektryk ze Stanford University, który nie uczestniczył w omawianych badaniach. Badacze już wcześniej opracowali metody umożliwiające obrazowanie niewidocznych przedmiotów, ukrytych, na przykład, za murem lub rogiem budynku, oświetlając je pośrednio za pomocą rozproszonych mikrofal lub impulsów laserowych, a następnie precyzyjnie mierząc czas powrotu odbitych sygnałów. Jednak taka metoda wymaga zastosowania skomplikowanej i drogiej aparatury.

Badacze z Florydy zaproponowali prostsze rozwiązanie, zadowalając się tanim laserem o niskiej mocy i standardowym detektorem światła, fotopowielaczem używanym przez nich do mierzenia całkowitego natężenia docierającego światła. Aby potwierdzić skuteczność metody, naukowcy umieścili ruchomy obiekt, figurę wydrukowaną na przezroczystej płytce, w skrzynce z matowego pleksiglasu o wielkości zbliżonej do tostera. Matowe ścianki oświetlone laserem dawały losowy układ rozbłysków, które były rejestrowane za pomocą fotopowielacza po drugiej stronie pudełka. Obiekt poruszający się we wnętrzu powodował minimalne zmiany rozkładu natężenia światła. Dzięki zastosowaniu inteligentnej analizy statystycznej i modelowaniu, naukowcy zdołali zrekonstruować ruch obiektu w przestrzeni trójwymiarowej.

Dogariu wyjaśnia, że podobnie, jak w przypadku radaru, nowa technika pozwala wykryć obiekt, ale nie mówi nic na temat jego rozmiarów i kształtu. Na razie możliwe jest badanie ruchów przedmiotów z odległości nieprzekraczającej jednego metra, ale „oszacowania wskazują, że zasięg rzędu kilometra powinien być możliwy do osiągnięcia”. Wadą metody jest to, że cele nieruchome będą niewidoczne, ponieważ nie zmienia się rozkład odbić, co jest istotą pomiaru.

Daniele Faccio z Heriot-Watt University w Szkocji, który nie uczestniczył w badaniach, nazywa technikę „eleganckim i niezawodnym rozwiązaniem, o minimalnych wymaganiach sprzętowych”. Aby jednak potwierdzić skuteczność rozwiązania w rzeczywistych warunkach, trzeba wykazać, że można śledzić cel ukryty we mgle, a nie tylko przesłonięty dwuwymiarową nieprzezroczystą ścianką.

Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.