В недрах European Space Agency родилась новая технология, позволяющая получать изображения в терагерцевом диапазоне. Команда проекта StarTiger видит применение своей разработки в космосе, авиации, медицине и фармацевтике.

Освоенный диапазон, находящийся на участке спектра между инфракрасным и СВЧ-излучением, ранее не исследовался подробно. Но стоило обратить пристальное внимание на электромагнитные волны в этой области, как обнаружились их удивительные свойства. Излучение с частотами от 10¹¹ до 10¹² Гц обладает характеристиками своих соседей по спектру - проходит сквозь препятствия и может фокусироваться подобно свету для создания изображений.

Расположение терагерцевого диапазона в спектре ЭМИ

Одно из преимуществ технологии - отсутствие какого-либо излучения, испускаемого съёмочным аппаратом. Это пассивная камера, воспринимающая терагерцевое излучение, исходящее практически от любых объектов, включая людей, скалы, деревья, воду и звёзды. Съёмки в лабораториях StarTiger проводились на частотах 0,25 и 0,3 ТГц - это было сделано в целях получения двуцветной картинки, чтобы показать различия в пропускании и отражении излучения разными материалами.

Будучи применённой для нужд астрономии, терагерцевая камера сможет дать ответ на вопросы о том, как образовались галактики в начале времён, и как рождаются звёзды. Экологи смогут разобраться, почему разрушается озоновый слой и изучить взаимодействие тропосферы и стратосферы, что прояснит причины глобального изменения климата.

Медицинские приложения нового метода подразумевают новые средства диагностики. Возможно, безопасные терагерцевые снимки в будущем заменят флюорографию, вредную для здоровья рентгенологов и обследуемых. Проникая взглядом под эпителий пациентов, врачи смогут выявлять признаки рака кожи на ранней стадии, когда лечение ещё возможно. Заглянуть можно будет и под бинты или гипс, чтобы удостовериться, что заживление травмы протекает нормально. Ещё одно применение было найдено, когда дирекция зоопарка обратилась к разработчикам с вопросом, можно ли дистанционно диагностировать опасных животных, обладающих густым мехом, например, львов или медведей.

На экране - изображение руки в терагерцевом диапазоне

Выявить химическую или биологическую угрозу также станет проще. Вследствие того, что каждая субстанция излучает терагерцевые волны по-своему, образуя неповторимый рисунок, таким образом легко опознать то или иное вещество. В результате, можно не только обнаружить порошок в конверте, не вскрывая его, но и узнать, что за вещество там содержится. Детекторы оружия в аэропортах будут поднимать тревогу не только по поводу массивных скоплений металла, но и при обнаружении взрывчатых веществ. Для самих авиаторов терагерцевая камера может стать радаром, полезным при сильной облачности. В этих целях уже ведутся работы по созданию камеры с высоким разрешением.

Попытки построить регистраторы излучения в субмиллиметровом диапазоне предпринимались и раньше. Но получавшиеся устройства были очень громоздки. В большинстве своём это были системы с использованием волноводов и собирались они из дискретных элементов. Разработка StarTiger основана на достижениях литографии и MEMS-технологий. В результате, при том же качестве картинки вся система умещается в небольшом кейсе, а сенсор камеры - не крупнее сигаретной пачки. В дальнейшем габариты устройства должны ещё уменьшиться.