雷达全息技术有望为探雷提供更安全、更有效的方法

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由于主要依赖于过时的技术以及探测和移除方法,从当前或以前的战区清除地雷是一个危险、耗时且昂贵的难题。一个国际研究人员和工程师团队希望借助全息雷达系统来改变这一现状,该系统将连续微波发送到地下,并创建地下图像,揭示特定区域埋藏的物体。

与常用的金属探测器相比,全息雷达系统具有几个关键优势。金属探测器对塑料炸药无效,并且无法区分地雷和埋藏的废金属碎片。全息图像是在微波传输到地下时逐行生成的。

蒂姆·贝克特尔是宾夕法尼亚州兰开斯特市富兰克林与马歇尔学院的地球科学兼职教授,他表示,连续波发射器的工作方式类似于“雷达手电筒”,它专注于小区域,而不是向广阔区域广播信号。贝克特尔正在与来自意大利佛罗伦萨大学、俄罗斯鲍曼莫斯科国立技术大学和其他地方的研究人员组成的团队合作开发这项技术,该技术被称为RASCAN。“它是一个非常窄的波束,以单一频率运行,一次只照亮一个小点,”他补充道。“这不像拍照。” (观看下方佛罗伦萨大学制造的RASCAN原型设备的视频。)


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当波束扫描被调查的表面时,信号通过天线收集,并组装成更完整的图像,该图像可以在计算机或视频监视器上查看。构成给定图像的颜色表示物体波束和参考波束之间不同的相位偏移,或者“物体与正常土壤有多大不同”,贝克特尔说。

根据国际反地雷运动的数据,在过去十年中,地雷已在119个国家造成超过73,000人伤亡。尽管有禁止地雷的条约以及一些国家努力在其境内清除现有爆炸物,但据信仍有70个国家存在活动地雷。

联合国规范指出,人工探雷的人员——通常借助小心地插入地面的尖钉——必须每三厘米探测一次,深度为10厘米。贝克特尔说,在干燥的土壤中,全息雷达能够生成深度达15厘米的图像,并且可以在大约三到四分钟内覆盖一平方米。雷达的设计使得深度和分辨率可以根据用户的需求进行调整。通过将设备设置为较低的频率,例如4千兆赫,雷达可以更深入地穿透地面,但分辨率较低。将设备设置为7千兆赫适用于较浅的目标并提高分辨率。

这项技术仍处于早期阶段,尚未准备好作为地雷清除行动的一部分在现场部署。为此,天线必须垂直于地面,并且其尖端距离目标不得超过几厘米。

到目前为止,唯一可商用的全息雷达系统——RASCAN 雷达——是由鲍曼莫斯科国立技术大学的遥感实验室开发的。佛罗伦萨大学的研究人员正在建造一种机器人,该机器人可以携带 RASCAN 穿过雷区,使微波天线离地面约 20 毫米。

研究人员认为,他们的技术的用途不仅限于探雷,还可以扩展到寻找雕像和其他艺术品以及历史建筑中的裂缝和薄弱迹象。 

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