Escáner de microondas rastrea objetos en movimiento a través de las paredes, al estilo de Superman

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Una nueva tecnología multipropósito podría localizar a personas atrapadas en edificios en llamas, o incluso basura que se precipita a toda velocidad por el espacio.

Hemos tenido radar durante casi un siglo.

Una pieza discreta en la caja de herramientas tecnológicas de la humanidad, el radar es elegante y de concepto simple: envías ondas de radio, recoge sus reflejos con un receptor y estudia las ondas para discernir dónde y qué tan lejos están las cosas.

Hoy en día, los diseñadores han podido crear elaborados sistemas de radar utilizando múltiples receptores.

Cuando un solo dispositivo, como su teléfono móvil, por ejemplo, hace ping a varios receptores, se puede triangular con una precisión increíble.

Ahora, investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU. (NIST) han creado un nuevo sistema de escaneo de radar que utiliza la configuración opuesta, con un receptor y muchos transmisores.

Esta nueva configuración de radio puede crear imágenes y videos en tiempo real, incluso cuando los objetos están ocultos detrás de las paredes o se mueven a velocidades hipersónicas.

La tecnología podría permitir a los socorristas encontrar más fácilmente a las personas en edificios en llamas llenos de humo o rastrear los escombros en el espacio.

Los investigadores informaron sus resultados en Nature Communications.

El sistema de NIST se basa en las microondas, las ondas en sí mismas, no el aparato, aunque las microondas son las que rebotan para calentar la comida.

Las microondas son los habitantes más pequeños de la familia de ondas de radio.

Sus longitudes de onda pueden variar desde el tamaño de una regla escolar hasta el grosor de una moneda de diez centavos.

Ya se utilizan en radares; los dispositivos que rastrean la velocidad de un automóvil en la carretera generalmente se basan en microondas, por ejemplo.

Si acorta las longitudes de onda de microondas mucho más, diez mil veces desde las microondas más cortas, obtiene luz visible.

Todas estas se encuentran en el espectro electromagnético, y dejando de lado las longitudes de onda, fundamentalmente no hay diferencia entre ellas.

Pero las microondas tienen ciertas ventajas sobre la luz a la hora de crear imágenes.

“Obviamente, no puedo ver a través de esas paredes, porque los tipos de longitudes de onda a las que el ojo humano es sensible, no penetran muy bien en tales objetos“, dice Fabio da Silva, uno de los investigadores que dirigió el esfuerzo en NIST.

“Sin embargo, si vas a longitudes de onda más largas, como en el régimen de microondas … deberías poder ‘ver’ a través de las paredes”.

De hecho, es por eso que su enrutador puede llegar a cualquier lugar de su casa, o por qué su teléfono móvil capta una señal bajo tierra: están conectados a Internet por microondas que pueden atravesar paredes y pisos.

Eso también significa que el nuevo sistema de los investigadores puede atravesar incluso materiales relativamente densos como paneles de yeso y concreto.

Tampoco se verá obstaculizado por condiciones climáticas adversas como nubes espesas y lluvia.

Pero el radar tradicional no es muy bueno para formar rápidamente imágenes detalladas.

“Para obtener una imagen, [los sistemas de radar] generalmente necesitan escanear sus patrones de iluminación, lo que generalmente ralentiza el proceso de obtención de imágenes“, dice Mohammadreza Imani, un investigador que ha estudiado imágenes de microondas y profesor de la Universidad Estatal de Arizona que no participó en la investigación del NIST.

Los investigadores del NIST querían crear un sistema que pudiera superar esa limitación.

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En busca de inspiración, el equipo del NIST buscó nuevos dispositivos llamados “cámaras de un solo pixel” que, en esencia, son cámaras sin lentes.

Envían luz y, utilizando detectores ultrarrápidos y ultrasensibles, miden cuánto tiempo tarda en volver la luz.

Si puede obtener un sistema que procese los datos rápidamente, puede crear imágenes de manera rápida y eficiente.

Otra parte clave del sistema de los investigadores se basa en algo llamado “luz en vuelo“, que trabaja con la forma en que las ondas rebotan en las cosas para llegar a sus receptores.

“Usas la idea de que la luz rebota en otros objetos, y estos objetos luego iluminan otros objetos a partir de múltiples rebotes”, dice da Silva.

Aparte de las imágenes, el software de renderizado 3D suele utilizar la luz en vuelo para crear imágenes más realistas.

Los investigadores del NIST lo adaptaron para trabajar con sus microondas.

Para da Silva y sus colegas, un gran obstáculo fue poder incorporar todos estos conceptos en un sistema de escaneo utilizable.

Entonces recurrieron al GPS, que lo localiza al encontrar su ubicación en relación con múltiples satélites.

Da Silva y sus colegas utilizaron múltiples fuentes de microondas y un solo receptor, confiando en algoritmos informáticos para unir todo.

El resultado es un sistema que puede escanear un área del tamaño de un apartamento superior al promedio y luego encontrar objetos tan pequeños como 1 milímetro, todo en microsegundos.

Los investigadores también esperan que el sistema pueda usarse para aplicaciones similares al propósito original del radar: rastrear objetos que son hipersónicos, que se mueven a más de cinco veces la velocidad del sonido.

Los ejemplos incluyen explosiones o desechos espaciales, el último de los cuales se está convirtiendo en una amenaza mayor a medida que la órbita de la Tierra se llena cada vez más de basura hecha por humanos.

“Además de proporcionar imágenes rápidas en una escena grande, el sistema discutido en este documento puede diferenciar entre eventos de primera y segunda dispersión”, dice Imani.

En otras palabras, puede detectar no solo un rebote, sino el rebote después de un rebote.

“Uno puede usar los eventos de segunda dispersión para visualizar a través de obstáculos, así como alrededor de ellos“.

Los resultados del equipo se basan en demostraciones de laboratorio en NIST.

Desde entonces, da Silva dejó NIST por una startup, Wavsens, donde espera seguir trabajando en el sistema y, en última instancia, convertirlo en algo que se pueda poner en el mercado y ver un uso más amplio.

“Esperamos tener algo como una prueba de prototipo realizada en los próximos meses“, dice.

“Entonces, probablemente durante el próximo año, podamos tener algo que se pueda implementar o probar en aplicaciones reales“.

Aparte de este sistema, otros investigadores quieren crear escáneres de seguridad de microondas que sean más rápidos, menos intrusivos y mucho menos voluminosos que las cajas de tubos neumáticos gigantes que se ven en los aeropuertos.

Los generadores de imágenes de microondas también son la columna vertebral de los automóviles autónomos.

Y las pequeñas cámaras de microondas, dice Imani, incluso podrían ingresar a su teléfono.

“También se puede usar solo por diversión, por ejemplo, para inspeccionar [el] ajuste de un zapato sin ningún efecto dañino”, dice Imani.

Fuente: Futurism