Zvětšit obrázek

Demonstrace prototypu akusticko-laserového systému určeného k detekci min. Zcela vpravo je laserový vibrometr, který zaznamenává anomálie v seismickém vlnění půdy vybuzené akustickým směrovým paprskem.

Vědci z Lincoln Laboratory vyvinuli zařízení, které úzce směrovaným zvukovým paprskem dokáže na dálku určit kde se v zemi nachází zapomenutá mina.
Prototyp zařízení na hledání ukrytých min ultrazvukem byl testován ve vojenském zařízení americké armády a uspěl. Dokázal stejně dobře odhalit jak kovové, tak nemagnetické miny.

Zvětšit obrázek

Vysílač tvořený 162 keramickými prvky vytváří mocný úzký paprsek ultrazvuku.

Před ostrým nasazením do praxe vědci chtějí u tohoto zařízení ještě podstatně zvýšit jeho akustický výkon. Slibují si od toho větší rozlišovací schopnost a možnost detekce min na větší vzdálenost.

Robert W. Haupt, technik týmu z Lincoln Laboratory, se problémem odstraňování min zabývá dlouhodobě. Sám k tomu říká, že miny ročně zabijí, nebo zmrzačí, 26 000 lidí. Celkem Haupt odhaduje počet ukrytých min na 60 až 70 milionů. Vyskytují se v 70 zemích světa. Ze statistik vyplývá, že civilisté tvoří polovinu postižených. Většinou jsou to děti mladší šestnácti let.

Schéma nového způsobu detekce min.

Stávající detekční systémy, jako například minohledačky, jsou účinné jen na kovové miny a nebo to jsou zařízení, která jsou pro použití v praxi a na velkých plochách z různých důvodů nevyužitelná. Základem nově vyvinutého zařízení je vysoce výkonný vysílač zvukových vln. Zařízení vymyslel Haupt se svým kolegou Kenem Roltem. Hlavní součást zařízení vypadá jako dopravní značka „stop“, která je  polepena víčky z krabiček od kinofilmů. Ve skutečnosti jde o parametrické akustické pole, jedno z nejsilnějších jaké kdy bylo vyrobeno. Zařízení je keramické a vysílá mocný úzký paprsek ultrazvuku. Ve vzdálenosti jednoho metru má vysílaný ultrazvuk hladinu akustického tlaku 155 decibelů. To je více než vydává letecký tryskový motor. V malé vzdálenosti od osy vysílaného zvukového paprsku ale intenzita hluku klesá téměř na nulu.

Zvětšit obrázek

Charakteristické podpisy: Vlevo nahoře – protitanková mina M19 (s kovovým pláštěm). Vlevo dole – protitanková mina VS2.2 (nemagnetická). Vpravo nahoře – nášlapná mina VS50. Vpravo dole – nášlapná mina TS50 (detektorem kovů nezjistitelná).

Procesem označovaným jako demodulace, se vlnění vzduchu před ultrazvukovým paprskem samo mění na vlny o delší vlnové délce. Jako kdyby ultrazvuk před sebou tlačil normální zvukové vlny. Ty už jsou lidským uchem slyšitelné a spuštěné zařízení vydává zvuk, který připomíná bzučení hlasité kovové vidličkové ladičky, kterou používají muzikanti. Na rozdíl od ultrazvuku dokáží normální zvukové vlny vyvolat v místě dopadu na zem seismické vlny.

Zvětšit obrázek

Robert W. Haupt (vlevo) a Ken Rolt

Seismická vlna má rychlou a pomalou složku. Rychlá složka seismických vln šířících se zemí vyvolá v pláštích min také určité vibrace. Tyto reflexní vibrace se rovněž půdou začnou všemi směry šířit. Protože miny jsou vždy ukryty blízko pod povrchem, aby jejich účinnost byla co největší, země nad minou se začne chvět. Chvění je nepatrně jiné, než chvění země nad místy, kde je jenom půda, písek, bláto a nebo kameny.

Ultrazvuk je v celém systému použit pouze jako generátor klasických zvukových vln. Ke stejnému účelu, kterým je chvění půdy, by šlo použít i běžné reproduktory. Muselo by jich ale být hodně a takové zařízení by bylo náročné na spotřebu elektrické energie. Navíc by bylo pro obsluhu nebezpečné. Zvuk by se šířil všemi směry a obsluha by během krátké doby ohluchla.
Ultrazvukové dělo které sestrojili Haupt, dokáže směrovat zvukové vlny v tenkém svazku do předem určeného místa, které chceme prozkoumat. Jakmile zvukové vlny narazí na pevnou překážku, vyvolají již zmíněné slabé seismické vlny, které zase „rozezvučí“ ukrytou munici.

Zvětšit obrázek

Příští prototyp má být mobilní. Civilně ale moc nevypadá.

Vibrující zbrojní arzenál je na dálku detekován zařízením zvaným doplerův vibrometr. Ten zaznamenává charakteristiky chvění zeminy na základě odražených paprsků vysílaných laserem (princip je stejný, jako u policejních radarů které z odraženého poprsku zjišťují rychlost, jakou okolo něj "vibrují" auta).  Jednotlivé typy min se hlásí svými charakteristickými odpověďmi. Jejich ozvy na obrazovce vykreslí strmé vrcholy připomínající zdvihající se pohoří vycházející z vodorovné planiny.

Podpisy jednotlivých typů min mohou být uloženy v paměti počítače. Jsou to jakési jejich otisky prstů podle kterých lze během okamžiku na dálku určit, o jaký typ miny se jedná, její výbušnou sílu, jak hluboko je ukryta a ve které zemi byla vyrobena.

Další vývoj zařízení na sebe nenechá dlouho čekat protože v civilní sektor si od něj slibuje úsporu za plat potápěčů a možnost snadného a rychlého prověřování skrytých vad v betonových mostních pilířích, v hrázích vodních nádrží,... Zvukem vyvolané seismické vlny totiž ve srovnání s rentgenovými paprsky, pronikají betonem lépe a do mnohem větší hloubky.

Technické podrobnosti najdete v připojeném  souboru:  Standoff Acoustic Laser
Technique to Locate Buried Land Mines

Pramen: Massachusetts Institute Of Technology

.