Διαστημική κάμερα φωτογραφίζει στην περιοχή των  terahertz του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος

Από το δικτυακό κέντρο τύπου Alphagalileo, 11 Φεβρουαρίου 2003

Νέα απεικονιστική μέθοδος γεννήθηκε όταν η ομάδα  StarTiger της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Επιτροπής (ESA), φωτογράφισε στην περιοχή των terahertz, ένα ανθρώπινο χέρι. 

Το νέο αυτό επίτευγμα, ανοίγει την δυνατότητα για μια νέα γενιά εφαρμογών, που δεν θα σχετίζονται μόνο με το διάστημα, αλλά επίσης και με πεδία που περιλαμβάνουν την ιατρική, φαρμακολογία, ασφάλεια και αεροναυτική. 

Το πρόγραμμα StarTiger είναι μια νέα προσέγγιση στη διεξαγωγή έρευνας και ανάπτυξης από την ESA. Μικρές ομάδες ερευνητών, ενθαρρύνονται να παράγουν μια νέα τεχνολογία σε χρονική περίοδο 4-6 μηνών. Τους παρέχονται πλήρης πρόσβαση σε εργαστήρια και τμήματα παραγωγής, ενώ συγχρόνως απαλλάσσονται από όλα τα διοικητικά καθήκοντα. 

Τι είναι τα Terahertz ;

Η περιοχή κυμάτων Terahertz καταλαμβάνει το μέρος του φάσματος μεταξύ του υπερύθρου και των μικροκυμάτων, από τα 10¹¹ έως τα 10¹³ Hertz.

Μέχρι σήμερα η περιοχή αυτή ήταν ένα ανεξερεύνητο μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Παρόλα αυτά η περιοχή των terahertz έχει ενδιαφέροντα χαρακτηριστικά. Τα κύματα αυτά μπορούν να περάσουν με ευκολία μέσα από μερικά στερεά υλικά, όπως οι τοίχοι και τα υφάσματα. Μπορούν ακόμη να εστιαστούν όπως το φως και να δημιουργήσουν είδωλα των αντικειμένων. 

Η απεικονιστική συσκευή που φτιάχτηκε από την ομάδα StarTiger φωτογραφίζει σε δύο συχνότητες, στα 0,25 και στα 0,3 THz, για να δημιουργήσει με αντίθεση των δύο, μια δίχρωμη εικόνα. Η αντίθεση προκύπτει από τις διαφορετικές ιδιότητες διάδοσης και ανάκλασης των ακτινοβολιών αυτών, από τα διαφορετικά υλικά. 

Το κύριο πλεονέκτημα της κάμερας αυτής είναι ότι δεν χρειάζεται καμιά συσκευή που να εκπέμπει ακτινοβολία. Είναι απλώς μια παθητική κάμερα που συλλαμβάνει την φυσική ακτινοβολία των terahertz, η οποία εκπέμπεται σχεδόν από οτιδήποτε, περιλαμβανομένων των ανθρώπων, των πετρωμάτων, του νερού, των δέντρων και των άστρων. 

Διαστημικές εφαρμογές

Η κάμερα αυτή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στην αστρονομία, για παρατηρήσεις γύρω από τον σχηματισμό των γαλαξιών στα αρχικά στάδια του Σύμπαντος, και τον σχηματισμό των άστρων κατά την εξέλιξη του Σύμπαντος. 

Στις περιβαλλοντικές επιστήμες, μια τέτοια κάμερα, θα μας βοηθούσε στη συλλογή δεδομένων για τη μελέτη των μηχανισμών αφανισμού του όζοντος στην οζονόσφαιρα. Θα μπορούσαν επίσης να επιλεγούν κατάλληλες συχνότητες που θα μας έδιναν δεδομένα γύρω από τους μηχανισμούς ανταλλαγής μεταξύ τροπόσφαιρας και στρατόσφαιρας, πράγμα που θα ήταν χρήσιμο για τη μελέτη των κλιματικών αλλαγών. 

Μη διαστημικές εφαρμογές

Μια κάμερα στα terahertz θα ήταν πολλαπλά χρήσιμη στον ιατρικό, δερματολογικό και αισθητικό τομέα. Η απεικόνιση στα terahertz, γίνεται ραγδαία μια καινούργια διαγνωστική τεχνική. Με τα κύματα αυτά είναι δυνατόν να δούμε μέσα από οπτικά αδιαφανή υλικά. Μπορούμε μ' αυτά να πάρουμε πληροφορίες σαν αυτές που δίνουν οι ακτίνες Χ, χωρίς όμως την έκθεση στον κίνδυνο που οι τελευταίες περικλείουν. Η περιοχή των terahertz, είναι δηλαδή πολύ ασφαλέστερη. 

Τα κύματα Terahertz μπορούν επίσης να εισχωρήσουν στα ανώτερα στρώματα του δέρματος, κάνοντας έτσι πιθανή την έγκαιρη διάγνωση  καρκίνων του δέρματος. 

Μια άλλη εφαρμογή θα μπορούσε να είναι η ανίχνευση χημικών και βιολογικών απειλών. Καθώς όλα τα υλικά εκπέμπουν κύματα terahertz, το καθένα τις δικές του χαρακτηριστικές συχνότητες, αυτές αποτελούν κάτι σαν το αποτύπωμά του. Θα μπορούσαν λοιπόν αυτές οι συχνότητες ν' ανιχνευτούν και να μας πληροφορήσουν όχι μόνο για την ύπαρξη επικύνδινης σκόνης π.χ. σε ταχυδρομικούς φακέλους και πακέτα, αλλά επίσης και τι είδους υλικά περιέχουν οι φάκελοι και τα πακέτα. 

Στα αεροδρόμια θα ήταν δυνατόν να δούμε μέσα από υφάσματα και να ανιχνεύσουμε όπλα, όχι όμως με την παραδοσιακή ανίχνευση μετάλλων που χρησιμοποιούμε σήμερα. Ακόμη και μη μεταλλικά εκρηκτικά θα μπορούσαν να ανιχνευτούν αφού έχουν το δικό τους "αποτύπωμα" στα terahertz.  

Με τη χρήση δύο συχνοτήτων, των 250 και 300 GHz, θα ήταν δυνατόν να διακρίνουμε διαφορετικούς τύπους υλικών βασιζόμενοι στις διαφορετικές οπτικές τους ιδιότητες, π.χ. στην διαφορετική ανακλαστική τους δυνατότητα. Γενικά όσο η συχνότητα αυξάνεται, η ανακλαστικότητα ελαττώνεται, ενώ η διάχυση αυξάνεται. Οι ιδιότητες αυτές θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να μειώσουν τους ψευδείς συναγερμούς από εικόνες ανθρώπων οι οποίες συλλέγονται για εξακριβώσεις για λόγους ασφαλείας. 

Στην αεροπλοΐα, οι συχνότητες terahertz διεισδύουν στην ομίχλη. Με λίγο καλύτερη τεχνολογία ως προς την διακριτική ικανότητα της κάμερας, μια οθόνη θα μπορούσε να προσφέρει στον πιλότο μια καθαρή θέα μπροστά του. 

Μια άλλη πιθανή χρήση της κάμερας  terahertz φάνηκε όταν ένας ζωολογικός κήπος ζήτησε από την ομάδα StarTiger αν θα μπορούσαν να δουν από μακριά πίσω από το τρίχωμα κάποιων ζώων όπως το λιοντάρι και η αρκούδα, για κάποια διάγνωση γύρω από την υγεία τους. 

Η παρούσα κατάσταση της κάμερας περιλαμβάνει ανιχνευτή δύο "χρωμάτων" ο οποίος σχηματίζει εικόνα των 16 pixel σε μέγεθος ενός γραμματοσήμου. Η όλη συσκευή ανίχνευσης έχει το μέγεθος ενός πακέτου από τσιγάρα.