A patinás MIT kutatói olyan radarrendszert fejlesztettek ki, amely a terahertzes hullámok visszaverésére épül, miközben az eszköz több innovációt is egyesít, hogy az addigi buktatókat elkerülje. A végeredmény kicsiny, de katonai minőségű radarrendszer, amelynek az alkalmazása számtalan ágazatban lehetséges. A rendszerben nincsenek mozgó alkatrészek, így pusztán elektronikusan képes a terahertzes sugarat mozgatni és fókuszálni – mindezt hihetetlen pontosság mellett.

A technológiára épülő rendszer a méretét tekintve tehát század akkora lehet mint a hagyományos radarok, miközben nagy felbontású, valós idejű képalkotást tesz lehetővé a jelenlegi optikai rendszereknél megbízhatóbban. Az immár sokadjára emlegetett terahertzes sugárzás egyébként az elektromágneses spektrumnak az infravörös és a mikrohullámú sugárzás közé eső tartománya – vagyis a frekvenciája körülbelül a 0,1-10 THz között mozog. Mint pedig a sajtóközlemény fogalmaz – ez egy amolyan „senki földje”, ahol sem a klasszikus elektronikai rendszerek, sem az optikai eszközök nem tudják elég hatékonyan manipulálni az energiájukat. Ugyanakkor a tartománynak rengeteg előnye is akad: például átjut a szilárd anyagokon is, de olyan kedvezőtlen élettani hatások nélkül, mint amik a röntgensugárzásra jellemzőek, és ennek megfelelően a rossz látási viszonyok – a por vagy a köd – sem jelentenek akadályt ezen a hullámhosszon. A neves Massachusettsi Műszaki Egyetemen működő The Terahertz Integrated Electronics Group pedig épp ezeket a tulajdonságokat szerette volna kiaknázni, miközben a technológia alkalmazásának eddigi buktatóit (például szörnyen lassú képalkotás) elkerülik. A most sikerrel bemutatott rendszer alapja pedig a „reflectarray” elnevezésű antenna, amely lényegében irányítható tükörként funkcionál, melynek a kontrolálást egy számítógép végzi. A közel 10 000 antennát egy hitelkártya méretű eszközön működtető rendszer precízen fókuszál egy terahertzes energiasugarat egy apró területre, és ezt gyorsan, mozgó alkatrészek nélkül irányítja. A félvezető chipek és az innovatív gyártási technikák felhasználásával készült eszköz ráadásul különösen jól méretezhető.

A kutatók úgy demonstrálták az eszköz képességét, hogy 3D mélységű képeket készítettek. A képek hasonlóak a LiDAR eszközök által generált képekhez, de mivel a szóban forgó eszköz fény helyett tehát terahertzes hullámokat használ, hatékonyan tud működni esőben, ködben vagy hóban. Ez az aprócska rendszer képes volt radarképeket generálni kétszer akkora radarfelbontással, mint a Cape Cod-i radar által készített kép – ez utóbbi egy akkora épület, hogy az űrből is látható. Természetesen a Cape Cod-i radar sokkal nagyobb területet képes lefedni, viszont a most bemutatott eszköz az első, amely katonai minőségű felbontást tesz lehetővé a kereskedelemben elérhető intelligens gépek számára.

A bravúrhoz több innovációra is szükség volt: újragondolták a radar időkésleltetését szabályozó fázisváltókat az energiahatékonyság miatt – az új eszközben ezek mindössze két tranzisztorból készültek. Emellett a kommunikáció felgyorsítása érdekében az antennákat közvetlenül a számítógépes chipekre integrálták. A 10 000 antenna irányításához pedig skálázható megközelítést alkalmaztak: egyetlen, kis chipet építettek 49 antennával, amelyet úgy terveztek, hogy kommunikáljon a saját másolataival.

Ezek miatt szemben a hagyományos terahertzes antennákkal, melyek képalkotása órákat, sőt időnként teljes napokat vesz igénybe, az új rendszer valós időben hoz létre képet. Ezen tulajdonságai miatt pedig számtalan területen bevethető lesz a jövőben: a gyorsasága és az aprócska mérete miatt felhasználható önvezető járműveknél, már csak azért is, mert tehát a kedvezőtlen látási viszonyok sem okoznak neki problémát. Azonban az autonóm drónokba is be lehet építeni, mivel alig van súlya, és mozgó alkatrészt sem tartalmaz. Ezenkívül a biztonságtechnológiai applikációk sora is felmerül – testszkennerként például másodpercek alatt készülne el a kép szemben a jelenlegi rendszerekkel, melyeknek hosszú percekre van szüksége a képalkotáshoz.

(Fotó: Pixabay/emkanicepic)