Узкополосный радар поможет в борьбе с терроризмом
Проницательный взгляд
Утренняя толпа студентов перед зданием Московского университета приборостроения и информатики. Будничный гул вузовских коридоров. В пустом кабинете Лаборатории специальных узкополосных радиолокационных систем собралась для рабочих испытаний небольшая группа физиков: представители МГУПИ, разработчики из компании «Радио Вижн» и их куратор из Кластера ядерных технологий Фонда «Сколково» Никита Кузнецов. На столе у стены стоит плоский ящик, выкрашенный в кремовый цвет. Создатели называют его Радио Голографической Камерой (РГК) малой дальности. В его фронтальной панели — окошко примерно 20х20 см и планка с семью квадратными кнопками. Все это не выглядит как техника будущего.
Но кто-то нажимает на красную кнопку, и окошко загорается белым светом компьютерного монитора. Зеленые линии рисуют параллелепипед — проекцию соседней комнаты. От левой его грани отрывается темный овал, похожий на тень, и плывет в середину. «Это один из разработчиков, Александр Рыбалкин, — радуются присутствующие, пристально следящие за монитором. — Видите синюю полоску сверху? Она показывает расстояние, отделяющее его от радара. А высота овала пропорциональна росту Александра».
Пока овал-Александр гуляет по комнате за стеной, а над ним, то уменьшаясь, то вырастая, летает синяя галочка, похожая на мхатовскую чайку, испытатели принимаются строить радару козни. Кто-то из аспирантов протирает стену мокрой тряпкой. Гендиректор «Радио Вижн» Владимир Кропотов вносит в комнату конструкцию из двух стальных решеток, соединенных со сдвигом и немного кривых. Он ставит решетку в зазор между прибором и стеной, и по напряженному вниманию его коллег я понимаю, что радару сейчас придется туго. Но серое пятно в окошке монитора продолжает прохаживаться, как ни в чем не бывало.
«Невероятно!» — говорит мне ментор проекта, директор Института высоких технологий МГУПИ Владимир Кондратенко, а он знает толк в инновациях. На его счету 137 российских и зарубежных патентов, сам Стив Джобс жал ему руку за создание уникальной технологии лазерной резки стекла. В прошлом году международная World Intellectual Property Organization вручила ему Золотую медаль как «Лучшему изобретателю мира-2014», а в этом году он открыл в своем Институте отдельную Лабораторию специальных узкополосных радиолокационных систем для расширения проекта «Радио Голографическая Камера». «Невероятно, — продолжает Кондратенко и поясняет. — Многие специалисты будут уверять, что это невозможно. Ни один из существующих сегодня радаров не видит сквозь влажную среду. А решетка? Если размер ячейки меньше полудлины радиоволны, такая решетка является для радара абсолютным экраном. В данном случае длина волны — 12 см, ширина ячейки — 1,5 и 2 см. Ячейка меньше полудлины волны в три-четыре раза!».
Через минуту к продолговатому пятну на мониторе присоединяется второе: это представитель Фонда «Сколково» Никита Кузнецов решил, не теряя времени, обсудить с разработчиком перспективы новой технологии.
«Одной из ключевых задач «Сколково» является поддержка проектов в части их коммерциализации, в поиске новых применений технологий, новых рынков для продукции наших участников, — объясняет интерес Фонда его вице-президент, исполнительный директор Кластера ядерных технологий Игорь Караваев. — Технология проекта «Радио-Вижн» достаточно универсальна — она может применяться и в дефектоскопии, и в антитеррористических операциях, и в медицине для диагностики онкологических заболеваний на ранних стадиях».
Узкополосное преимущество
Серые пятна на мониторе камеры, за которыми мы наблюдаем, слегка пульсируют. «Это дыхание, — объясняет Владимир Кропотов. — Движение грудной клетки. Подождите, это ведь только лабораторный образец. Мы еще поработаем над визуализацией, и наша Камера будет фиксировать малейшие движения объектов, вплоть до улыбки». Он снимает заднюю крышку прибора и демонстрирует ряды микросхем — их в РГК 400 штук, в десятки раз больше, чем в существующих аналогах.
На мировом, да и на российском рынке представлено немало действующих радаров. В основном они используются спасательными и спецслужбами. Но так исторически сложилось, что все они построены на принципах широкополосной и сверхширокополосной радиолокации. Они бесполезны во влажной среде, не распознают объекты за железобетонными стенами — мешает арматура, дают задержку изображения до 30 секунд, чувствительны к помехам и недостаточно точны. Даже лучший на сегодняшний день радиолокатор, знаменитый на весь мир Xaver-800 стоимостью $180 тыс., не свободен от этих минусов.
Изобретатели из «Радио Вижн» пошли совершенно другим путем. Они усовершенствовали и раскрыли незаслуженно забытую идею узкополосной радиолокации, известную научному сообществу еще с 50-х годов ХХ века. Тогда этот метод был чисто теоретическим, не мог получить развития в силу несовершенства технических средств: трудно представить, какими были бы шесть десятилетий назад вес и размер прибора, начиненного сотнями электронных схем.
Новая технология по сути своей противоположна существующим: узкополосная и узконаправленная, она применяет непрерывное излучение и не использует эффект Доплера. Радар сканирует пространство электромагнитной волной одновременно в вертикальной и горизонтальной плоскостях и отображает результаты на мониторе в 3D-режиме, в реальном времени, с частотой 15 кадров в секунду. Он в тысячу раз превосходит лидеров рынка по показателям помехозащищенности, в десятки раз — по точности определения координат и размеров объекта — например, легко отличает человека от кошки, что для его конкурентов до сих пор является неразрешимой задачей. Стоит система в несколько раз дешевле (предполагается, что цена одного экземпляра составит $ 35 тыc.), и при этом мощность ее излучения в сто раз меньше — это важно для здоровья работающих с локаторами людей.
Что касается малой дальности радара, то и тут изобретатели видят перспективы. Приемные и передающие антенны в лабораторной модели находятся на расстоянии в полсантиметра, и при этом РГК «видит» на расстояние до 15 метров на открытом пространстве и до 8 метров при наблюдении объектов сквозь железобетон при повышенной влажности. Разработчики утверждают, что, если разнести антенны на метр, дальность действия увеличится в тысячу раз.
Спасать и защищать
Сразу понятно, что такой прибор прямо предназначен военным и спасателям. Он неоценим при поиске людей под завалами и при пожарах, то есть как раз среди железобетонных конструкций, облитых водой. Он нужен бойцам спецназа при планировании контртеррористических операций: сейчас перед штурмом зданий, захваченных террористами, им иногда приходится сверлить потолок и опускать в помещение жгут с видеокамерой, который противник старается выдернуть или перекусить.
Переговоры о финансировании проектаведутся с Минобороны, МВД, ФСБ. В ОАО «ЦНИИТОЧМАШ», где как раз формируют концепцию нового «комплекта солдата будущего» под названием «Ратник-3», высказали заинтересованность в том, чтобы включить в боевую экипировку портативную модель РГК в виде индивидуального радиолокационного манжета.
Со своим радаром ООО «Радио Вижн» прошел серьезнейший отбор и принял участие в инновационной сессии Госкорпорации «Ростех» в НПО «Сатурн» в Рыбинске. «Иногда новаторские идеи встречают сопротивление, — рассказывает Никита Кузнецов, куратор проекта „Радио Вижн“ в Кластере ядерных технологий Фонда „Сколково“, куда компания вошла почти три года назад. — Непросто выйти из гаража и сразу стать акулой большого бизнеса. Я лично слышал, как конкуренты называли Кропотова шарлатаном. Достигнутые результаты теперь кажутся им фантастическими. Особенно смешно, когда такое происходит на научных конференциях, где „Радио Вижн“ демонстрирует действующий радар, а все остальные — презентации в Power Point. Но инерцию мышления никто не отменял. Если все работают по одной технологии, а кто-то один предлагает оттолкнуться совсем от другой точки, люди поначалу не верят ему. Но я уверен в будущем этого проекта. Его огромный плюс в универсальности. В моей практике нечасто встречаются разработки с таким широким спектром применения».
Промышленное назначение
Испытания прибора, инициированные Сколково, показали, что узкополосный радар, изначально проектировавшийся под нужды оборонно-промышленного комплекса, может быть очень востребован на гражданке, причем в самых разных сферах. «При менторской поддержке Фонда „Сколково“ мы выработали понимание, куда нам двигаться. Но получилось, что двигаться нужно во всех направлениях», — шутит Владимир Кропотов.
Например, дефектоскопия в промышленности. Сейчас для того, чтобы обнаружить скрытый брак, например, в бетонных плитах, оптике или в трубопрокатных изделиях, используется рентген. Не лучший метод с точки зрения здоровья работников. Узкополосный радар вполне может его заменить: радиосигнал покажет неоднородность материала. У этого проекта уже есть потенциальный заказчик, а Институт высоких технологий МГУПИ выделил ему грант 200 тыс. руб. на доработку РГК «Радио Вижн» для промышленных нужд.
Или геолокация. На основе той же технологии можно сконструировать принципиально новые геолокационные радары, в режиме реального времени в 3D показывающие, что у нас под ногами. Они позволят с помощью профилактических инспекций предотвращать катастрофы в сырьевом секторе, обнаруживая, например, утечки газа. Университет нефти и газа имени Губкина рассматривает возможность финансирования этого проекта. Нетрудно предсказать, какой популярностью такие приборы будут пользоваться у частных кладоискателей и археологов-любителей, которые платят тысячи долларов за устройства, простым писком указывающие на присутствие металла в почве.
Медицина будущего
Отдельным прорывом в инновационных разработках ООО «Радио Вижн» обещает стать их медицинский — а точнее, онкологический — проект. Целый ряд авторитетных научных исследований, проводившихся в Великобритании, Индии и США, свидетельствует о том, что раковые клетки заметно отличаются от здоровых по степени диэлектрической проницаемости. Британские ученые первыми изобрели широкополосный радиосканер, выявляющий у пациенток рак груди. Однако пока он не позволяет диагностировать заболевание с достаточной точностью.
Технология узкополосной радиолокации могла бы радикально изменить качество обследований, способствовать максимально раннему выявлению болезни — и, возможно, со временем вытеснить из медучреждений даже дорогостоящие томографы. Ведь самая совершенная медицинская аппаратура сегодня позволяет выявлять пораженные лимфоузлы диаметром лишь от 7 мм. А узкополосный радар способен обнаруживать образования диаметром от 1 мм. Задача разработчиков — не только собрать прибор, но и провести совместно с врачами масштабные клинические испытания, в результате которых будет набрана библиотека больших значений, позволяющая судить, в чем суть злокачественных изменений в организме.
Но диагностикой метод не исчерпывается. Международные научные исследования последних лет свидетельствуют о том, что если нагреть злокачественные клетки до температуры 44-45 градусов по Цельсию, опухоль разрушится — без хирургии, анестезии и жесткой медикаментозной терапии. Этого можно добиться, сфокусировав на новообразовании радиоизлучение от нескольких слабых узкополосных радаров «Радио Вижн». Изобретатели уверены, что уже через 5 лет можно было бы довести эту технологию до потребителя и широко внедрить в медицинскую практику. Их планы поддержаны экспертами Минпромторга, и в ближайшее время Лаборатория специальных узкополосных радиолокационных систем рассчитывает на грант в размере 100 млн руб. на три года.
«Потому что это будущее, — уверенно провозглашает Владимир Кропотов. — Как ни крути, время сверхширокополосной радиолокации заканчивается. Мы открыли эру узкополосной радиолокации и завоюем мир. Тот продукт, который мы готовы сделать, людям очень нужен».
