Физик Чжэн-Пин Ли и его коллеги из Китайского университета науки и
техники в Шанхае разработали систему для фотографирования на расстояниях
в десятки километров даже в условиях города. Городская среда очень
неблагоприятна для подобной работы – в ней присутствует множество
паразитных источников света, испарения и т.д. Свой отпечаток накладывает
также наличие подвижных объектов и загрязнение окружающей среды — но
именно в городах и нужна система масштабного мониторинга на больших
расстояниях.
Основой установки Ли является инновационный фотонный лидар – детектор,
способный уловить единичный фотон. Например, как часть импульса,
отраженного от цели, чтобы по времени возврата замерить расстояние.
Прибор достаточно чувствителен, чтобы увидеть объекты на расстоянии в 10
км, но команда Ли пошла дальше и собрала установку на базе телескопа,
которая посылает и принимает фотонные пучки на расстоянии в 20, а на
пределе возможностей и 45 км.
Система использует инфракрасный лазер с длиной волны 1550 нанометров,
частотой 100 килогерц и мощностью всего 120 милливатт. Это безопасно для
глаз и позволяет ставить эксперименты в городской черте. Главная
заслуга китайских ученых — в разработке алгоритма стробирования: они
научились вычислять «временное окно» возврата фотонов от цели и по этим
данным отсеивают все прочие паразитные фотоны. Включая и солнечный свет,
который создает основную проблему при таких наблюдениях. В результате
там, где обычная оптика показывает сплошной шум, начинают проявляться
черты объекта.
Точность камеры поражает – при съемке с крыши 29-этажного небоскреба на
острове Чонгминг, Шанхай, испытатели точно подсчитали количество окон в
здании аэропорта в Пудуне, примерно в 45 км от них. И, вдобавок,
улучшили разрешение системы с предыдущего минимального показателя в 1 м
до 60 см. И все это при помощи оборудования, которое помещается в
контейнер размером с обувную коробку! Сейчас Ли и его коллеги намерены
преодолеть планку в 100 км, а также улучшить алгоритмы – если грамотно
варьировать стробирование, можно выводить результаты измерений сразу в
виде трехмерных моделей