https://frosthead.com

Πώς το λαμπερό έδαφος μπορεί να βοηθήσει στην εξεύρεση ορυχείων

Σε μια εποχή που υπάρχει μεγάλη συζήτηση για μια «Μητέρα όλων των βόμβων» και τη δυνατότητα μιας σύγκρουσης που περιλαμβάνει πυρηνικά όπλα, ένα ορυχείο μπορεί να φανεί ένα τεχνούργημα παρελθόντων συγκρούσεων, ένα όπλο που δεν έχει να κάνει με μαζική καταστροφή.

Και όμως, η προσεϊκή συσκευή συνεχίζει να προκαλεί τη δική της μορφή τρόμου σε όλο τον κόσμο, μερικές φορές πολύ καιρό μετά τους πολέμους. Το 2015, ο αριθμός των ανθρώπων που θανατώθηκαν ή θανατώθηκαν από ορυχεία και άλλα εκρηκτικά υπολείμματα πολέμου αυξήθηκε σε 6.461, αύξηση κατά 75%, σύμφωνα με το Παρατηρητήριο Ναρκών του 2016. Το μεγάλο άλμα σχετίζεται σε μεγάλο βαθμό με συγκρούσεις στο Αφγανιστάν, τη Συρία, τη Λιβύη, την Ουκρανία και την Υεμένη.

Σχεδόν το 80% των θυμάτων ήταν άμαχοι, και σχεδόν το 40% ήταν παιδιά.

Από τότε που τέθηκε σε εφαρμογή μια διεθνής συνθήκη απαγόρευσης των ναρκών το 1999, έχουν καταστραφεί δεκάδες εκατομμύρια ναρκών κατά προσωπικού. Ωστόσο, περίπου 110 εκατομμύρια παραμένουν θαμμένοι σε χωράφια και δάση, αναφέρει ότι το Landmine Monitor, το οποίο εκτιμά επίσης ότι θα αφαιρέσει ένα ορυχείο - το οποίο θα μπορούσε να κοστίσει μόλις 3 δολάρια - θα μπορούσε να φθάσει τα $ 1.000.

Όταν τα ορυχεία κινούνται

Ως δαπανηρή και μεθοδική διαδικασία, όπως είναι η εξόρυξη ορυχείων, είναι ακόμη πιο δύσκολο να τα βρεις. Η αξιόπιστη τεχνολογία εξελίσσεται αργά πέρα ​​από τον συμβατικό ανιχνευτή μετάλλων και σε ορισμένες περιπτώσεις οι γιγαντιαίοι ποντικοί εξακολουθούν να είναι η μέθοδος ανίχνευσης της επιλογής.

Οι μηχανικοί του Γερμανικού Ινστιτούτου Ruhr-Universität Bochum και του Τεχνικού Πανεπιστημίου Ilmenau σημειώνουν πρόοδο στην ανάπτυξη μιας τεχνολογίας ραντάρ που διεισδύει στο έδαφος, με στόχο την εφαρμογή μιας ημέρας μέσω συσκευής χειρός. Ωστόσο, η κατασκευή ενός πρωτοτύπου μπορεί να διαρκέσει αρκετά χρόνια.

Στο Ισραήλ, οι επιστήμονες στο Εβραϊκό Πανεπιστήμιο της Ιερουσαλήμ έχουν υιοθετήσει μια πολύ διαφορετική προσέγγιση - στηρίζονται σε γενετικά τροποποιημένα βακτήρια για να κάνουν τη δουλειά. Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Nature Biotechnology, η ομάδα ερευνητών ανέφερε ότι ήταν σε θέση να δημιουργήσουν μικρόβια που παράγουν φθορίζοντα μόρια όταν έρχονται σε επαφή με ατμούς που διαρρέουν από το εκρηκτικό συστατικό στα ορυχεία.

Μαζί με τα θρεπτικά συστατικά και το νερό, τα επεξεργασμένα βακτήρια Ε. Οοΐί εγκλείστηκαν σε πολυμερή σφαιρίδια διαμέτρου μόνο τριών χιλιοστών. Οι χάνδρες ήταν διάσπαρτες σε ένα πεδίο δοκιμών όπου θάφτηκαν εκρηκτικά. Στη συνέχεια, 24 ώρες αργότερα, χρησιμοποιώντας ένα σύστημα σάρωσης με λέιζερ, οι επιστήμονες κατάφεραν να εντοπίσουν τα ορυχεία με βάση το έδαφος που λάμπει.

"Μόλις μάθετε πού βρίσκεται το ορυχείο, δεν είναι τόσο δύσκολο να το εξουδετερώσετε", λέει ο Aharon Agranat, ο οποίος επιβλέπει το σχεδιασμό και την κατασκευή του απομακρυσμένου συστήματος σάρωσης. "Το πρόβλημα είναι να γνωρίζουμε πού είναι. Πράγματα όπως οι καιρικές συνθήκες και οι λάσπες μπορεί να προκαλέσουν μετακίνηση ορυχείων κατά τη διάρκεια των ετών. Δεν είναι πάντα στον ίδιο τόπο με τον τόπο όπου θάφτηκαν για πρώτη φορά. "

φωτεινό μικροβιακό beads.jpg Αυτά τα φωτεινά μικροβιακά σφαιρίδια καταδεικνύουν το φθορίζον σήμα που παράγεται από τα βακτηρίδια. (Εβραϊκό Πανεπιστήμιο)

Σε αυτό που περιγράφει ως «πεμπτουσία διεπιστημονική έρευνα», ο Agranat, ένας εφαρμοσμένος φυσικός, συνεργάστηκε στενά με τον μικροβιολόγο Shimshon Belkin, ο οποίος δημιούργησε τους βακτηριακούς αισθητήρες, και τον Amos Nussinovitch, βιοχημικό που ενθυλάκωσε τα μικρόβια στα πολυμερή σφαιρίδια. Τοποθέτησαν περίπου 100.000 κύτταρα ανίχνευσης ατμού μέσα σε κάθε σφαιρίδια. Το λέιζερ στο σύστημα ανίχνευσης του Agranat ήταν σε θέση να εντοπίσει τα εκρηκτικά ενώ ήταν τοποθετημένο σε ένα καλάθι περίπου 70 πόδια μακριά.

"Το πλεονέκτημα του φθορισμού είναι ότι μπορούμε να έχουμε το λέιζερ να ανιχνεύει μόνο αυτό το φως", εξηγεί, "και όχι οποιοδήποτε φως που αντανακλάται από το έδαφος ή από το φεγγάρι ή από φώτα κοντά. Αυτό το φως δεν ανταποκρίνεται στη δέσμη λέιζερ μας. Έτσι, μπορούμε να δουλέψουμε σε εξωτερικούς χώρους. Αυτό αποδείχθηκε πολύ αποτελεσματικό. "

Αντιμετώπιση προκλήσεων

Η έρευνά τους σε αυτό το σημείο, αναγνωρίζει ο Agranat, βρίσκεται στο στάδιο της απόδειξης της ιδέας. Έχουν δείξει ότι η διαδικασία τους μπορεί να λειτουργήσει, αλλά και οι δύο αναγνωρίζουν ότι υπάρχουν προκλήσεις που πρέπει ακόμη να ξεπεραστούν πριν να μπορέσουν να χρησιμοποιηθούν ευρέως.

Η Belkin λέει ότι πρέπει να κάνουν τα αισθητήρια βακτήρια ακόμα πιο ευαίσθητα και σταθερά και πρέπει να αυξήσουν την ταχύτητα σάρωσης για να αντιμετωπίσουν τις μεγάλες περιοχές που περιέχουν ορυχεία ξηράς.

"Υπάρχουν πολλές υποθέσεις που εμπλέκονται στην επιτυχία αυτής της μεθοδολογίας", σημειώνει ο Agranat. "Για αρχάριους, είναι δεδομένο ότι οι ατμοί που απελευθερώνονται από το ορυχείο θα φτάσουν στην επιφάνεια ή ότι αρκετά θα φτάσουν στην επιφάνεια ώστε να μπορούν να εντοπιστούν;"

Υπάρχουν και άλλες ερωτήσεις. "Πρέπει να γνωρίζουμε τι συμβαίνει σε διάφορα ναρκοπέδια", λέει ο Agranat. "Ο τρόπος που βρίσκονται στο έδαφος ποικίλλει από τόπο σε τόπο, οι κλιματολογικές συνθήκες είναι διαφορετικές, ο τύπος του εδάφους είναι διαφορετικός, ο τύπος των ορυχείων είναι διαφορετικός.

"Αυτό που πρέπει να γίνει τώρα είναι να δούμε πόσο αποτελεσματικό θα είναι αυτό σε όλες αυτές τις διαφορετικές καταστάσεις".

laser-scanning-system.jpg Αυτό είναι το σύστημα σάρωσης με βάση το λέιζερ που χρησιμοποιείται για την ανίχνευση θαμμένων ορυχείων ξηράς. (Εβραϊκό Πανεπιστήμιο)

Μία ακόμα πρόκληση είναι να είναι δυνατή η συρρίκνωση του μεγέθους του εξοπλισμού σάρωσης έτσι ώστε να μπορεί να μεταφερθεί από ένα ελαφρύ μη επανδρωμένο αεροσκάφος ή από ένα αεροπλάνο, επιτρέποντας την αναζήτηση μεγαλύτερων περιοχών.

Αλλά συνεχίζουν να σημειώνουν πρόοδο. Τώρα, λένε ότι μπορούν να ανιχνεύσουν εκρηκτικές ύλες μόνο τρεις ώρες μετά την εξάπλωση των χαντρών γεμισμένων με βακτήρια σε ένα πεδίο. Προγραμματίζουν επίσης τα βακτήρια να έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής για να διευκολύνουν τυχόν ανησυχίες σχετικά με την εισαγωγή γενετικά τροποποιημένων μικροβίων στο περιβάλλον.

Περισσότερη έρευνα πρέπει σίγουρα να γίνει, αλλά η Agranat ενθαρρύνεται από τα αποτελέσματα μέχρι στιγμής.

"Από όσο γνωρίζω, αυτή είναι η πρώτη περίπτωση τηλεπισκόπησης των θαμμένων ορυχείων ξηράς", λέει. "Οι περισσότερες από τις ερωτήσεις αφορούν πράγματα όπως η σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας. Αλλά δεν υπάρχει κανένα showstopper που μπορούμε να επισημάνω. "

Πώς το λαμπερό έδαφος μπορεί να βοηθήσει στην εξεύρεση ορυχείων