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Wissenschaftler haben Mikrowellentechnologie entwickelt, um durch Wände zu schauen und Objekte mit Hyperschallgeschwindigkeit zu finden

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Eine wissenschaftliche Gruppe des US-amerikanischen National Institute of Standards and Technology (NIST) hat erfolgreich ein einzigartiges elektronisches System entwickelt, das fähig zur Echtzeit-Bildgebung von Objekten, die sich hinter Wänden befinden, sowie zur Registrierung von Objekten, die sich mit Hyperschall bewegen Geschwindigkeit.

Standbild aus dem Film "Das fünfte Element"
Standbild aus dem Film "Das fünfte Element"
Standbild aus dem Film "Das fünfte Element"

Neue Mikrowellentechnologie

Natürlich können Sie und ich nicht durch Wände schauen, aber das liegt daran, dass das menschliche Auge Wellenlängen wahrnimmt, die Objekte nicht sehr gut durchdringen. Wenn wir jedoch zu längeren Wellenlängen wechseln, beispielsweise im Mikrowellenmodus, können wir Objekte hinter den Wänden „sehen“.

So funktioniert alles

Wenn wir uns das klassische Radarsystem ansehen, sehen wir, dass das Senden einer Funkwelle auf Kosten des Senders erfolgt. Die gesendeten Wellen werden von einem Objekt in Reichweite des Senders reflektiert und vom Empfänger aufgezeichnet.

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Echte Bilder einer 5 m über der Bühne montierten Kamera mit einer Person (a), einer Wand (b), einer Person hinter einer Wand ohne Hintergrundabzug (c) und einer Person hinter einer Wand mit Hintergrundabzug (d). Die entsprechenden Rekonstruktionen erster Ordnung und die grauen Streifen für den Satz der Felder a, b, c und d sind in den Feldern e, f, g bzw. h gezeigt.
Echte Bilder einer 5 m über der Bühne montierten Kamera mit einer Person (a), einer Wand (b), einer Person hinter einer Wand ohne Hintergrundabzug (c) und einer Person hinter einer Wand mit Hintergrundabzug (d). Die entsprechenden Rekonstruktionen erster Ordnung und die grauen Streifen für den Satz der Felder a, b, c und d sind in den Feldern e, f, g bzw. h gezeigt.

Durch die Analyse der Daten dieses Radar-"Echos" werden also Ort, Größe und Bewegung von Objekten in diesem Bereich bestimmt. Und diese Methode verwendet oft mehrere Empfänger und weniger Sender.

Das am NIST entwickelte System funktioniert wie folgt: Mikrowellen werden durch mehrere Sender gesendet und alle Reflexionen werden von einem leistungsstarken und sehr empfindlichen Sensor gesammelt.

Darüber hinaus registriert das System auch Wellen, die von anderen Objekten reflektiert werden und zum Empfänger zurückkehren. Und so können Sie schnell und genau herausfinden und Ihnen sagen, was sich an einem bestimmten Ort befindet.

Diagramm, das Pseudo-Random Binary Sequence (PRBS)-Generatoren zeigt, die ein Antennenarray nach einer Verstärkungsstufe (nicht gezeigt) speisen. Die Sendermatrix enthält 12 Rundstrahlantennen, von denen jede einen einzigartigen PRBS-Code empfängt.
Diagramm, das Pseudo-Random Binary Sequence (PRBS)-Generatoren zeigt, die ein Antennenarray nach einer Verstärkungsstufe (nicht gezeigt) speisen. Die Sendermatrix enthält 12 Rundstrahlantennen, von denen jede einen einzigartigen PRBS-Code empfängt.

Auf diese Weise ermöglicht das System, durch feste Objekte hindurch zu sehen und sich ein genaues Bild von dem zu machen, was sich tatsächlich dahinter befindet. Außerdem ist es für ein solches System nicht schwer, Objekte durch ungünstige Wetterereignisse (Regen, Nebel etc.) zu erkennen.

Das System ist auch in der Lage, Objekte zu fixieren und zu verfolgen, die sich mit Hyperschallgeschwindigkeit bewegen, zum Beispiel Flugzeuge, Raketen und verschiedene Weltraumschrott.

Wissenschaftler teilten die Ergebnisse der geleisteten Arbeit und einige ihrer Erkenntnisse auf den Seiten der Zeitschrift Nature Communications mit.

Inzwischen steckt die Technologie noch in den Kinderschuhen und es ist nicht bekannt, wann sie flächendeckend Anwendung finden wird.

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