דמיינו שאתם יושבים בבית ומצליחים לקרוא את האותיות הקטנות בעיתון שנמצא בקצה הרחוב, או אפילו רחוק יותר - קילומטר וחצי מכם. זה אולי נשמע כמו מדע בדיוני, אבל תשעה חוקרים מסין, שוודיה וארה"ב, הוכיחו לאחרונה שהדבר אפשרי במאמר שפרסמו בכתב העת המדעי המוביל Physical Review Letters. הם פיתחו שיטה חדשה שמאפשרת "לראות" פרטים קטנים במיוחד, כמו אותיות בגודל 3 מילימטרים, ממרחק עצום של 1.36 קילומטרים.
2 צפייה בגלריה
הניסוי: המערכת יורה את קרני הלייזר לעבר מטרה (מימין) בבניין מרוחק. האור המוחזר נקלט בשני טלסקופים
(Physical Review Letters)
איך זה עובד?
הרעיון מבוסס על אחד הטריקים שבהם משתמשים אסטרונומים כדי לתצפת על עצמים רחוקים. מדובר בשיטה פיזיקלית מוכרת המכונה "אינטרפרומטריית עוצמה". בשיטה הזו, לא מסתפקים בצילום “רגיל” של אובייקט, אלא עוקבים אחר השינויים הקטנים והעדינים בעוצמת האורות המוחזרים ממנו, שמתרחשים כאשר הם נפגשים, כדי לשפר את חדות התמונה.
בשיטה הזו, למשל, נמדד בזמנו המרחק מכדור הארץ לירח בדיוק של עשרות סנטימטרים. האסטרונאוטים שנחתו על הירח הותירו שם מערך של שלוש מראות בצורה הדומה לפינה של קובייה כך שאור הפוגע בה מוחזר תמיד לכיוון ממנו בא. כך, פעימת קרינה מלייזר, שנשלחת דרך טלסקופ מכדור הארץ, פגעה בפינת המראות והוחזרה דרך הטלסקופ לגלאי מיוחד. כיוון שזמן התנועה של פעימת הלייזר ידוע ומהירות האור ידועה, אפשר היה לחשב את המרחק לירח.
עוצמה במקום צורה
בשיטה החדשה, שנקראת "אינטרפרומטריית עוצמה אקטיבית", עושים כבר שימוש בשמונה קרני לייזר אינפרה-אדום, כאלה שהעין האנושית לא מסוגלת לראות, המשוגרות ממכשיר מיוחד. במקום למדוד את גלי האור עצמם, כלומר את "צורת" האור, מודדים את האופן בו האור המשודר מקרני הלייזר פוגע במטרה ומשתקף ממנה.
במקום למדוד את גלי האור עצמם, כלומר את "צורת" האור, מודדים את האופן בו האור המשודר מקרני הלייזר פוגע במטרה ומשתקף ממנה
שני טלסקופים קולטים את האור שהוחזר, והתוצאה הסופית מושגת באמצעות השוואת השינויים הקטנים בעוצמת האור, שהתקבלו בכל אחד מהם. על סמך הניתוח הזה המחשב מרכיב מחדש את תמונת האובייקט המצולם.
הטכנולוגיה שימשה עד כה במצפי חלל, לאיתור כוכבים רחוקים בהירים מאוד, או עצמים המוארים על ידי מקור קרוב. היא פותחה במקור על ידי רוברט הנברי בראון וריצ'רד טוויס בשנות ה-50 וידועה גם בשם "אפקט הנברי בראון-טוויס" (HBT). מאז הפכה מכלי אסטרונומי למערכת טכנולוגית רב-תכליתית עם פוטנציאל אדיר בביטחון, בתעשייה ועוד. היתרון הגדול שלה הוא, שהיא עמידה במיוחד בפני הפרעות באוויר, הפרעות אטמוספריות ואפילו פגמים קטנים בעדשות.
בעתיד, "אינטרפרומטריה של עוצמה" תוכל להשתלב במכשירים ניידים עם יכולות צילום שטרם הכרנו, והעידן שבו הטלסקופים לגווניהם יהפכו לחדים באופן מדהים כבר נמצא מעבר לפינה. איפה היא תוכל להיות שימושית? למשל, בטלסקופי חלל: טלסקופים עתידיים יוכלו לצלם פרטים זעירים, החל מכוכבים רחוקים, "חורים שחורים" ומבני גלקסיות ועד ללוויינים וגרוטאות המרחפים בחלל, ברזולוציה שלא נראתה מעולם.
בנוסף, ולאור העובדה שטלסקופים מסורתיים מוגבלים על ידי הפרעות אטמוספריות שמסתירות פרטים עדינים, באמצעות השיטה הזו אסטרונומים יכולים לשלב אותות אור שמגיעים ממספר טלסקופים - גם כאשר תנאי האטמוספרה גרועים - כדי לייצר תמונות ברזולוציה גבוהה.
חוסכת חיי אדם
שימושים אחרים הם בעיקר ביטחוניים, לצורך מעקב מרחוק. למשל, מערכות אבטחה מתקדמות, מעקב אחרי אזורים רגישים כמו גדר גבול, או תצפיות ממרחקים גדולים גם בתנאי תאורה או מזג אוויר גרועים. הטכנולוגיה יכולה לסייע גם בניטור שינויים קלים במבנים מסוכנים, ולקבלת נתונים מדויקים מאוד על מבנים ותשתיות. זיהוי ליקויים במבנים או במערכות קריטיות יכול לחסוך מיליונים ולפעמים גם חיי אדם.
הטכנולוגיה תוכל גם לעזור בייצור מדויק שמצריך בקרת איכות קפדנית. לדוגמה, בתחומים שבהם נדרשות בדיקות של רכיבים אופטיים, שבהם טכניקות מדידה רגילות עשויות לקרוס מול רעשים סביבתיים ורעידות. והיא תתרום גם במעקב אחר שינויי טבע עדינים ותהליכים אקולוגיים.
העידן שבו "העיניים" של האנושות יהפכו חדות באופן מדהים נמצא על סף פריצה. החוקרים, אגב, בהובלת מדענים מאוניברסיטת המדע והטכנולוגיה של סין, טוענים כי ניתן לשפר עוד יותר את הטכנולוגיה שפיתחו, באמצעות שימוש בלייזרים מתקדמים יותר או בשילוב של אלגוריתמים של בינה מלאכותית מתקדמת, שיסייעו לנתח את התמונות המורכבות ולהבין טוב יותר את הפרטים הנצפים.
