In einem Artikel, der in der internationalen Fachzeitschrift Applied Optics veröffentlicht wurde, stellten chinesische Wissenschaftler eine Radartechnologie vor, die Objekte in großen Tiefen mit erstaunlicher Klarheit erkennen kann, sodass es mit der Suche nach der Nadel im Heuhaufen verglichen wird.
Das von chinesischen Wissenschaftlern entwickelte Photon-Raman-Lidar-System birgt erhebliches Potenzial für die Früherkennung von Ölverschmutzungen und andere Unterwasseranwendungen. (Bild: Universität Xiamen)
Dementsprechend kündigte ein Forschungsteam unter der Leitung von Associate Professor Shangguan Mingjia an der Xiamen-Universität (Provinz Fujian, China) das weltweit erste Einzelphotonen-Raman-Lidar-System an, das in einer Tiefe von 1.000 Metern unter dem Meeresspiegel arbeiten kann.
Lidar, kurz für „lichtbasierte Distanzerkennung und -messung“, ist eine Technologie, die Laser zur Messung der Entfernung zu Objekten verwendet.
Einzelphotonendetektoren bieten eine hohe Empfindlichkeit und ein geringes Rauschen, wodurch die erheblichen Herausforderungen hinsichtlich Größe und Stromverbrauch von Unterwasser-Lidarsystemen überwunden werden und sie sich auch für schwache Lichtverhältnisse eignen.
Die Raman-Streuung – das Phänomen, bei dem Laserlicht mit einem Material interagiert und Schwingungsänderungen hervorruft – hilft derweil bei der Identifizierung von Substanzen wie Öl und gelöstem CO2.
Neben seiner Fähigkeit, Ölverschmutzungen frühzeitig zu erkennen, birgt dieses System auch ein enormes Potenzial für die Erkennung und Identifizierung von Materialien in komplexen aquatischen Umgebungen und findet Anwendung in ozeanographischen Untersuchungen und der Erforschung von Tiefseeressourcen.
Dem Artikel zufolge wurden die Experimente des Forschungsteams mit einem zylindrischen Radar durchgeführt, das 40 cm lang und 20 cm im Durchmesser war und eine Leistungsaufnahme von weniger als 100 Watt aufwies.
Forscher geben an, dass dieses Radar mithilfe eines 1-Mikrojoule-Laserimpulses und eines 22,4-mm-Teleskops erfolgreich Unterwasser-Ölverschmutzungen aus einer Entfernung von 12 Metern aufspürt.
Laut Optica, einem Berufsverband in den USA, birgt dieses System ein erhebliches Anwendungspotenzial bei der Unterwasser-Materialidentifizierung, der Korallenerkennung und der Erkundung von Manganknollen.
Darüber hinaus ist diese Technologie in der Lage, hochauflösende Laserbilder von kleinen Unterwasserzielen aufzunehmen, wodurch sie in der Unterwasserarchäologie, bei der Bauwerksprüfung und in militärischen Bereichen wie Aufklärung und U-Boot-Ortung Anwendung findet.
In der Veröffentlichung erklärte der Wissenschaftler Shangguan Mingjia, dass das Team als nächstes ein weiteres Unterwasser-Lidar-Raman-System entwickeln wolle, das Laser mit kürzerer Wellenlänge, wie zum Beispiel blaue Laser, verwendet, um den Einfluss der Chlorophylllumineszenz von Meerespflanzen zu reduzieren.
Das Team von Shangguan konzentrierte sich in den letzten drei Jahren auf die Entwicklung der Unterwasser-Einzelphotonen-Lidar-Technologie, entwickelte verschiedene Lidar-Systeme und meldete 50 Erfindungspatente in China und ein Patent in den Vereinigten Staaten an.
Laut einem offiziellen Bericht der Universität Xiamen ist die Radartechnologie der Gruppe in der Lage, die optischen Eigenschaften von Wasser, die Konfiguration von Wasserpartikeln, Blasen, die Wassertiefe, Ölverschmutzungen und vieles mehr zu erfassen.
„Solche Radarsysteme wurden in das Forschungsschiff Jia Geng der Universität Xiamen, in autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs) und in unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) integriert und spielen eine entscheidende Rolle bei Meeresuntersuchungen, der Erforschung von Tiefseeressourcen, der Umweltüberwachung sowie der Unterwasserbildgebung und Zielidentifizierung“, heißt es in dem Bericht.
Quelle: https://vtcnews.vn/radar-trung-quoc-co-the-mo-kim-day-bien-ar912718.html
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