Hệ thống radar phát hiện vật liệu nổ lấy ý tưởng từ khả năng săn mồi
bằng sóng âm của cá heo
Cá heo có thể sử dụng sóng sonar để xác định và làm choáng con mồi dưới nước. Đồng thời, chúng cũng tạo ra những vòng bong bóng khí khi bơi vòng quanh để nhốt cá mồi, tương tự như một chiếc lưới đánh cá. Với các bong bóng lơ lửng phân tán trong nước, khả năng định vị sonar của cá heo cần phải hoạt động theo một cách thức đặc biệt để nhận biết và đớp mồi. Vì vậy, các nhà khoa học đã mô phỏng khả năng dùng sóng sonar của cá heo để tạo ra một loại radar có thể phân biệt giữa các vật thể bình thường và vật liệu nổ.
Giáo sư Timothy Leighton - đến từ viện nghiên cứu âm thanh và chấn động tại đại học Southampton tại Anh quốc là người dẫn đầu nhóm nghiên cứu. Nhóm của ông bắt đầu bằng việc phát triển một hệ thống lấy ý tưởng từ cá heo có tên gọi là hệ thống sonar xung kép nghịch đảo hay TWIPS vào năm 2010.
Hệ thống của Leighton khai thác cách thức các bong bóng nước làm rung động trường âm thanh qua đó ảnh hưởng đến đặc tính của tiếng vang sonar. Để làm được điều này, hệ thống phát ra các cặp xung âm thanh. Xung đầu tiên của mỗi cặp được phát ra sớm hơn chỉ trong 1 phần giây so với xung còn lại và bước sóng của nó là một bản sao đảo ngược của xung phát ra sau.
Khi các xung đập vào một mục tiêu ở thể rắn, chúng sẽ phân tán âm thanh dội lại theo một hình mẫu tuyến tính. Các bong bóng khí trong nước mặt khác tạo ra sự phân tán phi tuyến tính. Bằng cách triệt tiêu các tín hiệu dội lại phi tuyến tính, TWIPS có thể xác định các mục tiêu ẩn dưới nước trong đám bong bóng.
Họ đã dùng một bể nước để thử nghiệm và kết quả là TWIPS đã làm tốt hơn các hệ thống sonar tiêu chuẩn khi đã phát hiện ra một chiếc đĩa kim loại nhỏ nằm sâu dưới nước trong điều kiện đầy bóng khí tương tự dưới đại dương. Ngoài ra, nhóm của Leighton cũng đã chứng minh hiệu quả của TWIPS so với các hệ thống sonar thường với bài thử nghiệm phân biệt đáy biển tại cửa sông Southampton - nơi có mực nước triều biến thiên từ 10 đến 20 m.
Sau thành công của TWIPS, nhóm của Leighton sau đó quyết định thay sóng âm thanh sonar bằng sóng điện từ. Kết quả là họ đã tạo ra loại radar xung kép nghịch đảo hay còn gọi là TWIPR. Trong trường hợp này, mục tiêu tác động của xung điện từ sẽ tạo ra các tín hiệu phân tán phi tuyến tính trong khi các tín hiệu hỗn loạn sẽ là tuyến tính.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng thành công radar TWIPR để tìm ra một ăng-ten lưỡng cực siêu nhỏ với một đi-ốt đặt dọc theo feed-point (một thiết bị điện tử thường có trong bomb hoặc các thiết bị liên lạc bí mật) nằm giữa một tấm nhôm và một chiếc ghế hoen gỉ.
Theo nhóm nghiên cứu, một khi được phát triển hoàn chỉnh, công nghệ không chỉ cho phép xác định các vật thể như chất nổ mà còn có thể được dùng để giám sát môi trường xung quanh của một người nào đó liệu có nguy hiểm hay không thông qua các thẻ tag đặc biệt.
