Технологии следующих поколений, обеспечивающие безопасность в гражданской авиации.

Технологии следующих поколений, обеспечивающие безопасность в гражданской авиации.

Технологии следующих поколений, обеспечивающие безопасность в гражданской авиации

Aviation Week & Space Technology.- 1996 .- 145, № 15 .- P. 44,46

Технологии следующих поколений, обеспечивающие безопасность в гражданской авиации

Федеральное управление гражданской авиации (FAA) и другие федеральные агентства США финансируют исследования и разработки технологий, обеспечивающих безопасность в гражданской авиации.

Планы предусматривают создание новых устройств и систем с доведением их до уровня эксплуатационных испытаний. Контракты заключаются на разработки в новых областях при условии, что в конкурсе на получение контракта примут участие не менее семи конкурирующих претендентов.

Федеральный фонд финансирования исследований и разработок систем обнаружения взрывчатых веществ (ВВ) вырос за период 1978-1996 г.г. до 246 млн. долл. Ежегодные расходы по этой статье увеличились с 25 млн. долл. в 1994-1995 г.г. до 39 млн. долл. в 1996 г. Системы и устройства обнаружения ВВ, успешно применяемые в лондонском аэропорту Хитроу и считающиеся лучшими для крупных аэропортов, были разработаны за счет федеральных фондов США.

Кроме ядерных технологий, рассматриваемые методы включают: прогрессивные рентгеновские, радиолокационные, анализа химических паров, магнитного резонанса. Хотя некоторые из этих методов еще не применяются на авиалиниях, они могут оказаться очень важными в ближайшие годы.

В области разработки рентгеновских систем обнаружения ВВ FAA финансировало применение метода дифракции рентгеновских лучей для обнаружения ВВ с кристаллической структурой. Но по некоторым уже полученным данным, эффект применения этого метода оказался на несколько порядков ниже ожидаемого. Подход американских ученых состоял в том, чтобы производить досмотр всего места багажа, например, чемодана с поворотом его для получения нескольких изображений под несколькими углами облучения. Фирма Philips (Германия), также изучающая возможность применения этого метода, вынуждена перейти к использованию карандашного пучка излучения для досмотра подозрительных участков, отмеченных другой системой. Возникли также проблемы с передачей сигналов для интерпретации дифракционного рентгеновского изображения. Но в настоящее время анализ сигналов выполняется значительно лучше, чем несколько лет назад, и есть надежды, что метод будет работать.

FAA также поддерживает разработки улучшенных рентгеновских систем с двумя уровнями излучения и систем с обратным рассеянием рентгеновского излучения, которые уже применяются для досмотра багажа. Усовершенствование рентгеновских систем с низкой энергией излучения, применяемых для обследования ручного багажа, проводится в направлении получения изображений с большей четкостью по углам, расширения динамического диапазона сигналов и использования излучения с двумя уровнями энергии для определения атомных номеров веществ.

За счет фондов федеральных агентств работы по радиочастотному моделированию атомных ядер или применению ядерного квадрупольного резонанса приближаются к стадии коммерческого применения. Рабочая группа поддержки исследований FAA и МО США выделила 3,6 млн. долл. фирме Quantum Magnetics на развитие технологии ядерного магнитного резонанса, работы по которой были начаты в морской исследовательской лаборатории (Naval Research Laboratory). Эта рабочая группа финансируется Советом национальной безопасности США для координации исследований и разработок, проводимых различными федеральными агентствами по программе борьбы с терроризмом.

Метод квадрупольного резонанса является одним из методов ядерного магнитного резонанса, отличающимся тем, что он не требует сильного магнитного поля для получения сигналов, возникающих в результате взаимодействия кристаллической структуры ВВ с возбуждающим электромагнитным полем. Каждая структура может быть идентифицирована по резонансному поглощению излучения на определенной, характерной для нее частоте. Но трудность использования этого метода состоит в выборе правильной частоты следования импульсов излучения для различных типов обследуемых ВВ. Эта трудность задерживает составление FAA полного списка ВВ для их идентификации.

FAA будет финансировать проведение испытаний досмотровых систем в большинстве аэропортов США на протяжении последующих шести месяцев. Одна версия системы досмотра багажа была испытана в течение двух недель в аэропорту Лос-Анжелеса авиакомпанией United Airlines в июне 1996 г. По результатам испытаний вероятность ложных тревог не превышала 10%. Во время испытаний не использовались опытные ВВ, поэтому вероятность их обнаружения не измерялась. В октябре 1996 г. эта версия системы должна была быть испытана в техническом центре FAA. Более миниатюрная версия этой системы была испытана на авиалиниях компании Delta Air Lines во время проведения Олимпийских игр в Атланте для обнаружения радиоэлектронных приборов и аппаратов в багаже.

Фирма Quantum Magnetics разработала также миниатюрный детектор с использованием магнитного резонанса для получения изображений и анализа содержимого бутылок, проносимых авиапассажирами. Пассажир сообщает оператору, какая жидкость содержится в бутылках, оператор настраивает детектор для анализа этой жидкости. В случае несоответствия прибор выдает сигнал тревоги. Сам прибор не может определить, что содержится в бутылке. Эта разработка поддерживалась FAA, и в настоящее время работа продолжается в направлении расширения базы данных для настройки детектора. Используемый в детекторе метод получения изображений на основе магнитного резонанса вряд ли найдет широкое применение, так как сильное магнитное поле может стереть данные, записанные на магнитных дисках памяти, кредитных карточках и других магнитных носителях данных.

FAA поддерживает и финансирует также разработку радиолокационных методов досмотра авиапассажиров и проносимых ими бутылок. Оно выделило фирме Spatial Dynamics Applications 1,6 млн. долл. на разработку и изготовление «диэлектрической проходной арки» («dielectric portal») для обнаружения необычных предметов на теле пассажира по изменениям диэлектрической проницаемости и коэффициента рассеяния радиоволн его телом. Пассажир входит в кабину диаметром около 1,5 м, в которой находится вертикальная панель с 32 сверхвысокочастотными приемопередающими датчиками, сканирующими пассажира в течение 3 с. При этом измеряются амплитуда и фаза отраженных сигналов. Эта система не создает изображения, но реагирует на наличие аномалий. Чувствительность системы устанавливается на таком уровне, когда она не реагирует на небольшие предметы типа застежек-молний или пряжек. Вероятность обнаружения более крупных предметов находится в пределах, установленных стандартами FAA. Система должна быть испытана в одном из аэропортов до конца 1996 г.

Фирма Spatial Dynamics Applications должна разработать по другому небольшому контракту с FAA устройство измерения диэлектрической проницаемости жидкостей в бутылках для определения их содержимого. Это устройство должно быть альтернативным прибору на основе метода магнитного резонанса. Жидкие ВВ были использованы для взрыва самолета авиакомпании Южной Кореи.

Фирме Pacific Northwest National Lab. выделено FAA 5,3 млн. долл. на разработку проходной арки с источником радиоволн миллиметрового диапазона для получения радиолокационных изображений предметов, скрываемых авиапассажирами. Пассажир входит в досмотровую кабину и держится за перила для сохранения устойчивого положения. Вращающаяся вертикальная решетка, содержащая 400 приемопередающих модулей, сканирует его в течение 4 с. Методом фазовой топографии формируется трехмерное изображение модели досматриваемого пассажира. Оператору представляются 16-32 двумерных изображения такой модели для анализа. Разрешающая способность метода теоретически равна половине длины волны, или около 5 мм. Цель разработчиков состоит в том, чтобы снизить время обработки сигналов, формирования и анализа изображения до 10 с и менее.

Система должна быть продемонстрирована FAA в апреле 1997 г. Решение об исходе досмотра будет принимать оператор до тех пор, пока не станет возможным переход к автоматическому распознаванию изображений. Стоимость опытного образца системы будет около 200 000 долл., а при серийном производстве она может снизится до 50 000 долл.

Развивается также технология обнаружения ВВ методом анализа выделяемых ими химических паров. Фирма Thermedis имеет контракт на разработку проходной арки. При проходе через эту арку одежда авиапассажира будет соприкасаться с ее вакуумными стенками, на которых будут оседать химические пары и частицы, выделяющиеся при проходе пассажира. Собираемые стенками арки пары и частицы ВВ анализируются устройствами обнаружения на основе газовой хроматографии или хемилюминесценции. Эта система испытывается в настоящее время в аэропорту Boston. По оценкам, она может пропускать 360 человек в 1 ч. В связи с этим может потребоваться применение в каждой арке двух попеременно действующих устройств обнаружения различных типов для сокращения времени анализа. FAA выделило на разработку этой арки 4 млн. долл.

Другим направлением технологии обнаружения ВВ по выделяемым ими парам и частицам является спектроскопия на основе анализа подвижности ионов (ion mobility spectroscopy). Молекулы взрывчатых веществ относятся к тем небольшим типам молекул, которые могут присоединять электроны. Получающиеся в результате этого отрицательно заряженные ионы ускоряются и движутся к положительно заряженной решетке в направлении, противоположном направлению движению газа. При этом измеряется время пролета молекул. Возможность формирования отрицательно заряженных молекул и измерения времени их пролета обеспечивает хорошую дискриминацию веществ. FAA затратило около 2,5 млн. долл. на разработку двух опытных образцов системы на основе этой технологии и поставку их в аэропорты для испытаний.

Пары или частицы ВВ собираются со стенок проходной арки пропусканием через нее потоков воздуха. анные пары и частицы направляются в детектор ВВ для анализа. Другой альтернативный способ сбора следов ВВ, находящийся в стадии разработки, состоит в обследовании билетов или других документов, предъявляемых авиапассажиром, и специального знака, которого он касается.

Изучается также возможность использования биотехнологии для обнаружения ВВ. FAA заключило контракте Naval Research Laboratory на создание антител, сходных с ВВ. Антиген, помещенный флуоресцирующей краской, обычно слабо сцепляется с антителом. Отобранная проба воздуха объемом 400 л концентрируется до образования жидкости объемом 3 см3, которая пропускается через антитело. Если в жидкости присутствуют частицы конкретного ВВ, то наблюдается более прочное сцепление их с антителом, чем антигенов. Потерявшие сцепление с антителом антигены обнаруживаются по их флуоресцентному свечению. Уже созданы антитела для ВВ типа TNT и некоторых других. Но метод еще недостаточно разработан для испытания его в реальных условиях аэропорта.