13.11.2024. - Революционная технология обнаружения наземных мин

Революционная технология обнаружения наземных мин

Новая лазерно-акустическая технология, разработанная в Университете Миссисипи, может проложить путь к более быстрому и безопасному обнаружению наземных мин во всем мире, что позволит справиться с глобальным кризисом, в результате которого миллионы взрывчатых веществ остались необнаруженными в зонах конфликтов.

Последствия прошлых войн часто сохраняются еще долго после того, как прозвучал последний выстрел, оставляя после себя смертоносные наземные мины, которые могут быть спрятаны, не обнаружены и готовы взорваться при малейшем нажатии. По оценкам Всемирной организации здравоохранения, более 110 миллионов наземных мин остаются разбросанными по бывшим и нынешним зонам конфликтов, угрожая жизни гражданских лиц, включая детей, еще долгое время после окончания боевых действий.

После российского вторжения в 2022 году Украину назвали одной из “наиболее заминированных стран в мире”. По оценкам Хьюман Райтс Вотч, в настоящее время около 30% территории страны усеяно скрытыми смертоносными боеприпасами.

В то время как традиционные методы обнаружения наземных мин могут быть трудоемкими и опасными, исследователи из Университета Миссисипи совершили прорыв в использовании лазерно-акустической технологии для более эффективного обнаружения этих скрытых взрывчатых веществ.

Команда, возглавляемая Вячеславом Аранчуком, главным научным сотрудником Национального центра физической акустики при Университете Оле Мисс, разработала новый многообещающий метод обнаружения, который использует лазеры и акустические волны для точного обнаружения наземных мин, не нарушая при этом окружающую местность.

Потенциальные последствия этой технологии включают повышение безопасности и эффективности при одновременном содействии быстрой расчистке пострадавших районов и возвращению безопасных земель для сельского хозяйства и развития общин.

“По всему миру установлены десятки миллионов наземных мин, и с каждым днем их становится все больше, поскольку конфликты продолжаются”, - сказал Аранчук в пресс-релизе Ole Miss. “Эта технология находит военное применение в ходе продолжающихся конфликтов и гуманитарное применение после их окончания”.

Проблемы обнаружения наземных мин

На протяжении десятилетий традиционное обнаружение наземных мин в значительной степени зависело от металлодетекторов, обученных собак и методов ручного зондирования, которые требуют от персонала кропотливого поиска каждого дюйма земли, рискуя своей жизнью на каждом шагу.

Даже с учетом технического прогресса риск получения травм остается высоким, а время, необходимое для обнаружения и обезвреживания мин, на больших территориях может растянуться на годы.

Например, металлодетекторы часто дают ложные срабатывания, обнаруживая любой металлический предмет в этом районе — проблема, усугубляемая обилием металлических осколков и шрапнели, которые обычно встречаются в зонах конфликтов.

Ограничения традиционных методов становятся более очевидными, если учесть, что большинство современных наземных мин изготавливаются из пластика или неметаллических материалов, которые труднее обнаружить с помощью обычных металлоискателей.

Георадар, несмотря на свою эффективность, является дорогостоящим, и его работа может быть затруднена из-за определенных типов грунта или материалов, что снижает его надежность в некоторых условиях.

В конечном счете, каждая наземная мина представляет уникальную опасность. Многие из них старые, нестабильные и подвержены случайной детонации, что делает их извлечение еще более рискованным.

В конфликтных регионах, где ресурсы ограничены, опасность, исходящая от этих необнаруженных взрывчатых веществ, часто препятствует доступу населения к пахотным землям, строительству инфраструктуры или даже безопасному передвижению. Потребность в эффективном, масштабируемом и безопасном методе обнаружения никогда не была такой острой.

В феврале 2024 года Организация Североатлантического договора (НАТО) объявила о создании “коалиции по разминированию” из 20 стран, включая запуск “Весеннего инновационного конкурса”, направленного на продвижение операций по дистанционному разминированию.

Новое решение с использованием лазеров и звуковых волн

Технология, разработанная командой Аранчука и получившая название “Лазерный многолучевой дифференциальный интерферометрический датчик” или “ЛЯМБДИС”, использует лазер для создания серии акустических волн на поверхности земли.

Основой этой технологии является ее способность использовать звуковые волны в сочетании с лазером для картографирования подземных аномалий с высокой точностью. Когда лазер попадает на землю, он генерирует крошечные вибрации или акустические волны, которые распространяются по почве. Эти волны отражаются особым образом, если объект находится под поверхностью, например, наземная мина. Усовершенствованные датчики улавливают отраженные волны, и данные обрабатываются, чтобы отличить обычную почву от потенциальных угроз.

Этот метод позволяет с высокой точностью отличить обычные обломки от настоящих взрывчатых веществ. В отличие от металлоискателей, которые могут сработать при обнаружении любого металлического фрагмента, лазерно-акустический подход позволяет более точно определить потенциальную опасность, снижая вероятность ложных тревог и обеспечивая более эффективный процесс разминирования.

Важно отметить, что лазерно-акустический метод не требует физического контакта с землей, что позволяет операторам обнаруживать потенциальные взрывчатые вещества с безопасного расстояния.

Ускорение работ по разминированию

Одним из наиболее привлекательных аспектов этой новой технологии является ее скорость. В 2019 году Аранчук запатентовал аналогичное лазерно-акустическое устройство, способное обнаруживать наземные мины с помощью линейной решетки из 30 лазерных лучей. Однако новое устройство LAMBDIS имеет матрицу лучей размером 34?23, расположенную в виде прямоугольной сетки, что позволяет ему охватывать значительно большую площадь, чем предыдущие версии.

На конгрессе и выставке Optica Laser в октябре в Осаке, Япония, Аранчук и его партнер по исследованиям Боян Чжан, бывший научный сотрудник NCPA, продемонстрировали, что ЛЯМБДИС может функционировать, будучи установленным на движущемся транспортном средстве. Двигаясь со скоростью примерно 10 миль в час, устройство может менее чем за секунду составить вибрационную карту местности, быстро обнаруживая наземные мины, заложенные на глубине до 65 футов.

Возможность управления LAMBDIS с транспортного средства, включая наземный беспилотный летательный аппарат, означает, что оператор может сканировать значительно большие участки местности за меньшее время, ускоряя процесс разминирования и сокращая продолжительность опасного воздействия на персонал.

Такая эффективность имеет жизненно важное значение в районах с высокой степенью минирования, где остро ощущается потребность в безопасных землях. Более быстрое обнаружение означает более быструю очистку земель, что позволяет перемещенным лицам вернуться в свои дома, фермерам возделывать поля, а инфраструктурным проектам - продвигаться вперед, не опасаясь мин.

Воздействие этой лазерно-акустической технологии может ощущаться во многих регионах, сталкивающихся с проблемой наземных мин. От Афганистана до Украины, в странах, пострадавших от многолетних конфликтов, миллионы акров земли загрязнены взрывоопасными пережитками войны.

Расчистка этих земель часто является сложным и длительным процессом, требующим значительных финансовых и людских ресурсов. Во многих случаях пострадавшим регионам не хватает ресурсов для реализации крупномасштабных проектов по разминированию, и вместо этого они полагаются на международную помощь и усилия НПО.

Эта лазерно-акустическая технология способна облегчить это бремя, предоставляя масштабируемое решение, которое может применяться более широко и по доступной цене. Более быстрые и безопасные методы разминирования означают, что международные организации по оказанию помощи могут расширить сферу своей деятельности, расчищая больше территорий при меньших затратах и снижая постоянную опасность для местного населения.

Несмотря на то, что LAMBDIS все еще находится в стадии разработки, потенциальные области применения являются многообещающими. Аранчук говорит, что следующие шаги включают в себя повышение точности системы, в том числе ее способности обнаруживать различные захороненные объекты в различных почвенных условиях.

По мере того как эта технология будет продвигаться к более широкому внедрению, она может найти практическое применение не только в гуманитарных операциях по разминированию, но и в военных условиях, где быстрое обнаружение мин может повысить безопасность войск во время конфликтов.

Еще одна потенциальная область для развития заключается в адаптации этой технологии для обнаружения других типов скрытых взрывчатых веществ, таких как самодельные взрывные устройства (СВУ), которые становятся все более распространенными в современных конфликтах.

Универсальность и адаптивность лазерно-акустического обнаружения может сделать его ценным инструментом в различных областях, где необходимы технологии проникновения в грунт.

“Помимо обнаружения наземных мин, технология LAMBDIS может быть адаптирована для других целей”, - пояснил Аранчук. - Например, оценка состояния мостов и других инженерных сооружений, вибрационные испытания и неразрушающий контроль материалов в автомобильной и аэрокосмической промышленности, а также в биомедицинских приложениях”.

Источник