Миллиметровая точность сквозь километры тумана: на что способен новый 3D-сканер

Физики из британского университета Хериот-Ватт научились сканировать объекты на расстоянии в несколько километров и получать их точные трёхмерные изображения даже сквозь туман и дым. Учёные применили новый подход, основанный на регистрации одиночных фотонов и измерении времени их полёта.

Главный элемент системы разработали в сотрудничестве со специалистами из MIT и Лаборатории реактивного движения NASA. Это сверхпроводящий нанопроволочный детектор, который различает отдельные фотоны. Благодаря такой чувствительности можно использовать слабые лазерные лучи, безопасные для глаз, и при этом быстро сканировать объекты на большом расстоянии.

Руководитель исследования Эонгус Маккарти отметил, что созданный детектор вдвое превосходит аналогичные устройства других научных групп. Скорость измерений выросла минимум в 10 раз по сравнению с существующими разработками. Благодаря этому удаётся уловить больше отражённых частиц света и получить более чёткую картину пространства.

В состав разработки вошли специальный однопиксельный сканер, который излучает волны длиной 1550 нанометров, и набор сверхточных приборов для измерения времени. На территории университета команда провела серию испытаний – проверила, как технология справляется с объектами на разных дистанциях: 45 метров, 325 метров и один километр.

Чтобы продемонстрировать все возможности устройства, физики выполнили сканирование нескольких трёхмерных объектов, включая человеческое лицо. Точность поражает – удалось различить детали размером всего в миллиметр, что в 10 раз превосходит возможности предыдущих разработок. На создание трёхмерного портрета затрачивается всего миллисекунда на каждый пиксель, при этом мощность лазера остаётся в безопасных пределах – не более 3,5 милливатта.

Успешные испытания провели и на миниатюрных объектах – с расстояния 32 метра получили чёткие изображения фигурок LEGO. Маккарти подчеркнул, что даже такие препятствия, как листва или маскировочная сетка, не мешают различать спрятанные за ними предметы.

Разработка поможет следить за состоянием зданий и скальных массивов. Так ученые смогут своевременно выявлять просадку грунта и другие потенциально опасные изменения в конструкциях.

На следующем этапе исследований физики намерены увеличить дальность сканирования до 10 километров. В планах также – серия экспериментов по работе в условиях густого тумана и сильного задымления.