פיתוח חדש שיוצג בכנס “חישה מרחוק” שיתקיים במרכז האוניברסיטאי אריאל בשומרון ב-1 ביוני
מערכת מכ”ם חדשה, הפועלת בתחומי תדרי הטרה-הרץ לזיהוי אמצעי לחימה וחומרי נפץ מוסווים, זהו אחד מן הפיתוחים החדשים שיוצגו בכנס “טכנולוגיות חישה, הדמיה וגילוי מרחוק” שיתקיים ביוזמת המרכז האוניברסיטאי אריאל בשומרון ביום ג’ 1 ביוני 2010. שימוש בתדרי טרה-הרץ הוא תחום חדש יחסית במדע. מערכת החישה מרחוק מבוססת על מכ”ם FMCW והיא פותחה על-ידי מדענים מן המרכז למחקרים ביטחוניים (Homeland security) במרכז האוניברסיטאי, הפועלת בשיתוף עם אלת”א ורפא”ל, ובתמיכת משרד הביטחון.
עם התגברות פעילות הטרור בעולם המבוצעות על ידי מחבלים מתאבדים, והפעלת מטעני נפץ רבי עוצמה וחומרים מסוכנים ביולוגיים וכימיים המיועדים לפגוע בריכוזי אוכלוסיה, עלה הצורך בשילוב בין שיטות ואמצעים מתוחכמים לאיתור האיומים לפני שהם מגיעים לכלל מימוש. אחד האתגרים העולים בהתמודדות מול צורת הטרור של השנים האחרונות, הוא הצורך בגילוי מרחוק של האיום ונטרולו מבעוד מועד פוטנציאלי. המערכת פועלת בתחומי תדר ייחודיים המאפשרים גילוי ברזולוציה גבוהה, זאת בניגוד למערכות הקיימות בעולם העובדות בתחום תדרי המיקרוגל, ולכן לא מאפשרות גילוי ברזולוציה טובה.
בשנים האחרונות גברה ההתעניינות באפשרות לנצל קרינה אלקטרומגנטית בספקטרום הגלים המילימטרים (גמ”מ) והטרה-הרץ לצרכי חישה מרחוק של אובייקטים חשודים. תחום זה משתרע בין300GHz ל- 10THz (אורכי גל של 1mm-300µm), ממוקם מעל לתחום ה- EHF (Extremely High Frequencies) ונושק לתחום האינפרא אדום. לעובדה שספקטרום הקרינה ממוקם בין תדרי המיקרוגל ובין התחום האופטי חשיבות מיוחדת, שכן הקרינה בתחום הטרה-הרץ משלבת בין תכונות משני התחומים. מחד, אורכי הגל הקצרים מאפשרים גילוי ברזולוציה גבוהה, הדמיה והצגת תמונה ברזולוציה גבוהה. מאידך, בדומה למיקרוגל, הקרינה חודרת חומרים דיאלקטריים אשר אינם שקופים לקרינה בתחום האופטי והאינפרא-אדום הקרוב. עובדה זו מאפשרת פיתוח אמצעים לגילוי מרחוק והדמיה של עצמים חשודים המוסתרים מתחת לבגדים, ובתחומים הנמוכים של הספקטרום, אף מעבר לקירות.
כשדנים בגישות למימוש מערכות חישה מרחוק מבחינים בשני אופני פעולה – פאסיבי ואקטיבי. הגילוי הפאסיבי מבוסס על גילוי עצמים מתוך קרינת הרקע התרמית הנפלטת או מפוזרת מהם. זוהי קרינה בעוצמה נמוכה, עובדה המגבילה את טווח הגילוי למטרים בודדים.
מערכת הגילוי המבוססת על מכ”מ FMCW פועלת בתדר 330GHz והיא מערכת אקטיבית, הכוללת משדר בהספק של כ-10mW ומקלט בעל רגישות גבוהה.
המכ”מ מבוסס על שידור אות אשר התדר הרגעי שלו משתנה באופן לינארי במחזורי זמן. כדוגמה, ניתן לראות את השיפור המשמעותי ברזולוציה המתקבלת בתמונת התקליטור (רצ”ב). בשלב הבא של המחקר יתווסף ערוץ קליטה נוסף לקבלת תמונה משתי נקודות הסתכלות, דבר שימנע עיוותים הנובעים מהחזרים סקולריים ובניית תמונה משופרת על ידי אינטגרציה של המידע המתקבל בשני המקלטים.
בראש המרכז למחקרים ביטחוניים (Homeland security) במרכז האוניברסיטאי עומד פרופ’ יוסף פנחסי, ואת עבודת הפיתוח ביצע ביחד עם פרופ’ בוריס קפילביץ’ ודני חרדון. בכנס “טכנולוגיות חישה, הדמיה וגילוי מרחוק” יוצגו כ- 30 מחקרים בנושאי הקרינה האלקטרו-מגנטית והאופטית, גילוי והדמיה ובתחום הביטחוני-תעשייתי, ניטור סביבה, וכן מחקרים בתחום הבריאות והרפואה.
7 תגובות
קראתי בעיון את הדיון המעניין שלכם וברצוני לציין את הדברים הבאים:
1. תחום ה- Extremely High Frequencies או בקיצור ה- EHF משתרע בתחום התדרים של 30-300GHz (אורך גל של 1cm היורד עד ל-1mm). התחום ממוקם מעל לתחום תדרי המיקרוגל המכונים SHF. התחום נקרא גם גלים מילימטרים.
2. המערכת המדוברת פועלת קצת מעל לתחום ה- EHF, בתחום תדרים שקיבל בשנים האחרונות את השם “טרה-הרץ”. מדובר על גלים “תת-מילימטרים”.
3. לתחום ה”טרה-הרץ” אין עדיין הגדרה מדויקת. מקובל להתייחס לתחום התדרים בין 300GHz ועד ל- 3THz (אורך גל של 100 מיקרון). יש המרחיבים אותו אפילו עד ל- 10THz, תחום הנכלל במה שקרוי “אינפרא-אדום רחוק” (FIR).
4. החידוש במערכת זו שהיא מערכת מכ”מית הפועלת בתחום תדרים, אשר בהיעדר מקורות קרינה קוהרנטיים, לא ניתן היה לנצלו באופן יעיל ואפילו קיבל את השם Tera-Hertz gap.
5. בהיותה מערכת אקטיבית, היא מאפשרת גילוי ודימות של עצמים מוסתרים במרחק של כמה עשרות מטרים, דבר שלא ניתן לעשות במערכות פאסיביות.
פרטים נוספים ניתן לקבל במאמרים שפרסמנו בכתבי עת מדעיים או פשוט לבוא לבקר…
פרופ’ יוסי פנחסי
הכוונה ב”חישה מרחוק” מדברת על מרחק יחסי.
כאשר רוצים לבדוק שאדם אינו נושא אמלח בדרכו למטוס – מספיק שלא צריך למשש אותו או להפשיט אותו – גם מטר זה מספיק רחוק.
כל קרינה אלקטרומגנטית היא בעיקרון בעלת טווח אינסופי בריק. ההגבלות על הטווח הן תוצאה של התווך בו הקרינה צריכה לעבור.
זה נכון שקרינת טרה-הרץ נבלעת באטמוספרה מהר מדי כשמדובר בתקשורת רדיו לטווחים רחוקים אבל לצורך חישה מרחוק מן הסוג שבו מדובר כאן היא מספיקה.
מכאל
מה זאת אומרת “…לצרכי חישה מרחוק של אובייקטים חשודים.”?
גלי הטרה-הרץ הם גלים קצרי טווח, לא? לא כל כך הבנתי.
נמרוד:
איש לא טען שהמציאו.
להיפך. כתוב במאמר “בשנים האחרונות גברה ההתעניינות באפשרות לנצל קרינה אלקטרומגנטית בספקטרום הגלים המילימטרים (גמ”מ) והטרה-הרץ לצרכי חישה מרחוק של אובייקטים חשודים. “
http://en.wikipedia.org/wiki/Terahertz_radiation
להעמיד דברים על דיוקם – המערכת המתוארת אינה בתחום הטרה הרץ כי היא בתדר 330GHZ (ג’יגה הרץ) שזה בערך הגבול בין תדרי רדיו לאינפרה אדום.
ולהגדרות
30 עד 300 ג’יגה הרץ זה תחום EHF שהוא התחום הכי גבוה של הרדיו.
300 ג’יגה הרץ עד 400 טרה הרץ זה אינפרה אדום.
ב- 400 טרה הרץ מתחיל האור הנראה לעין (אדום) והוא נגמר לקראת 800 טרה הרץ (סגול) ואחרי זה כמובן הקרינה האולטרה סגולה.
היישומים במאמר מוגדרים, כך כתוב שם, לתחום 300 ג’יגה הרץ עד 10 טרה הרץ שזה התחום הנמוך נמוך של האינפרה אדום. המערכת המדוברת היא ממש בתחתית של התחום הזה וכאמור זה למעשה בגבול העליון של הרדיו.
מקווה שלא שיעממתי אתכם אבל המערכת היא לא בתחום הטרהרץ. כתוב בכותרת שתדרי הטרה בלתי מנוצלים עדיין – ובכן הם לא מנוצלים כרדיו כי זה לא רדיו אלא אינפרה אדום ואור נראה.
לא המציאו את הגלגל.
ראו קישור
בכל מקרה ח”ח על פיתוח המערכת.