Nowatorski system lidar, stworzony przez międzynarodowy zespół badaczy z Wielkiej Brytanii i USA, osiągnął bezprecedensową precyzję dzięki zastosowaniu detektorów fotonów o dwukrotnie większej wydajności oraz rozdzielczości czasowej dziesięciokrotnie lepszej niż w poprzednich systemach. Technologia ta może zrewolucjonizować zarówno systemy bezpieczeństwa, jak i zastosowania w misjach kosmicznych czy geologii. Szczegóły opisano w czasopiśmie Optica.
Jak działa nowy lidar?
System może zmierzyć czas, jaki zajmuje pojedynczemu fotonowi podróż od emitera do obiektu i z powrotem. Dzięki temu można precyzyjnie określić odległość do każdego punktu skanowanego obiektu i stworzyć jego trójwymiarowy obraz. To, co wyróżnia nową technologię, to użycie detektora pojedynczych fotonów wykonanego z nanodrutu (SNSPD), opracowanego przez naukowców z MIT i NASA Jet Propulsion Laboratory. Detektor ten jest niezwykle czuły, co pozwala na przechwycenie pojedynczych fotonów, a jednocześnie wykorzystuje lasery o bardzo niskiej mocy, bezpieczne dla ludzkiego oka.
Czytaj też: Ośmiornice znów nas zainspirowały. Nowy materiał będzie podstawą kamuflażu doskonałego
Dodatkowo, naukowcy zastosowali zaawansowany system chłodzenia, obniżając temperaturę detektora do blisko 1 Kelvina, co minimalizuje zakłócenia i znacząco poprawia jakość obrazu. Eksperymenty przeprowadzone na kampusie Uniwersytetu Heriot-Watt wykazały, że system lidar może uchwycić wyraźny obraz twarzy człowieka z odległości 325 m, a także obrazować małe obiekty o rozmiarach rzędu 1 mm, nawet w pełnym świetle dziennym.
Lidar może znaleźć zastosowanie w wielu obszarach, gdzie tradycyjne metody obrazowania okazują się nieskuteczne. W dziedzinie bezpieczeństwa i obrony technologia ta pozwala na wykrywanie zamaskowanych obiektów, w tym ludzi ukrytych wśród drzew czy pojazdów schowanych pod siatkami maskującymi. W ratownictwie umożliwia szybkie lokalizowanie ofiar katastrof i pożarów, nawet w warunkach ograniczonej widoczności. W geologii i monitoringu infrastruktury może być używany do precyzyjnego wykrywania ruchów tektonicznych, osuwisk czy mikropęknięć w budynkach, co pozwala na wcześniejsze reagowanie na potencjalne zagrożenia.
Eksploracja kosmosu również skorzysta na tej technologii – system może mapować powierzchnie planet, takich jak Wenus czy Mars, nawet jeśli są one pokryte mgłą lub pyłem. Wreszcie, w sektorze autonomicznych pojazdów lidar zwiększa zdolność wykrywania przeszkód w trudnych warunkach atmosferycznych, na przykład w gęstej mgle czy podczas śnieżycy, co znacząco podnosi bezpieczeństwo transportu.
Obecnie badacze pracują nad dalszym rozszerzeniem możliwości systemu. Planują testy na dystansie do 10 km, co pozwoliłoby na jeszcze szersze zastosowanie w nadzorczej i obronnej optoelektronice. Dodatkowo, w przyszłości lidar ma zostać wzbogacony o zaawansowane metody analizy danych oparte na sztucznej inteligencji, co umożliwi jeszcze szybsze przetwarzanie obrazów i automatyczne identyfikowanie ukrytych obiektów.