Sådan fungerer millimeterbølgescannere

Juledag i 2009, Umar Farouk Abdulmutallab forsøgte at detonere sprængstof i undertøjet på en flyvning fra Amsterdam til Detroit. Ligesom alle andre terroraktioner efter 9/11, der involverede fly, Abdulmutallabs mislykkede forsøg førte til nye teknikker og teknologier til passagerscreening.

I december 2010, Transportation Security Administration (TSA) havde introduceret 500 helkroppscannere-hvad det amerikanske regeringsorgan kalder avancerede billedteknologiske enheder-i lufthavne i hele landet. Alle scannerne gør det samme:opdag metalliske og ikke -metalliske trusler, herunder våben, sprængstof og andre genstande, skjult under lag tøj. Men de bruger helt andre teknologier.

En type scanner er afhængig af noget kendt som backscatter -teknologi. Backscatter maskiner bruge en enhed kaldet en kollimator til at producere en parallel strøm af lavenergirøntgenstråler, som passerer gennem en slids og rammer en passager, der står i maskinen. En enkelt scanner indeholder to strålingskilder, så både forsiden og bagsiden af ​​personen kan afbildes. Billederne dannes når røntgenstråler, der trænger ind i tøjet, hoppe af personens hud og vende tilbage til detektorer monteret på maskinens overflade. Strålingen preller også af våben, sprængstof eller andre trusler skjult i tøj eller liggende mod huden.

Den anden type scanner bruger en konkurrerende teknologi kendt som millimeter bølge ( mmw ) billeddannelse . Disse maskiner arbejder efter de samme principper, medmindre de udsender en særlig type mikrobølgeovn, ikke røntgen. To roterende sendere producerer bølgerne, mens en passager står stille inde i maskinen. Energien passerer gennem tøj, hopper af personens hud - samt eventuelle trusler - og vender derefter tilbage til to modtagere, der sender billeder, Forside og bagside, til en operatørstation.

Desværre, hvad der skulle lette offentlighedens bekymringer har kun forårsaget uro og angst - blandt passagerer, piloter og TSA -agenter. Mange mennesker har udtrykt bekymring over sundhedsrisici ved scanningsprocessen for begge teknologier. Hvor meget stråling producerer disse maskiner? Hvordan kan det sammenlignes med medicinsk billeddannelsesudstyr? Og er det nok at øge kræftfrekvensen i befolkningen generelt? Så er der spørgsmålene om privatlivets fred. Kan TSA -agenter se stykker, de ikke burde se? Og gemmer eller arkiverer de nogensinde scanninger i stedet for at slette dem med det samme?

Hastet med at besvare disse spørgsmål har affødt en række myter og misforståelser. Det er næsten som om helkropsscannere, maskiner, der er i stand til at kigge dybt ind i vores sjæl (eller i det mindste under vores tøj), er selv uigennemsigtige. I virkeligheden, det er de ikke. De drager fordel af velforståede videnskabelige principper, der har eksisteret i årevis. Lad os smide gardinet tilbage på millimeterbølgescannere for at forstå, hvordan de fungerer, og hvordan de bruges i lufthavne rundt om i verden.

1. Millimeter Wave Technology
2. MMW -scanningsprocessen
3. Bekymringer og indsigelser mod millimeterbølgescannere
4. Andre anvendelser af Millimeter Wave Technology

Millimeter Wave Technology

Inden vi klatrer inde i en millimeterbølgescanner, vi er nødt til at træde tilbage og gennemgå nogle grundlæggende oplysninger om elektromagnetisk stråling , som findes i naturen som bølger af energi fremstillet af både elektriske og magnetiske felter. Disse bølger rejser gennem rummet og kommer i forskellige størrelser, eller bølgelængder. Gammastråler, for eksempel, har en bølgelængde i størrelsesordenen 0,000000000001 meter, eller 0,000000001 millimeter. Røntgenstråler, som kører lidt større, har en bølgelængde i størrelsesordenen 0,0000000001 meter, eller 0,0000001 millimeter. Og synlige lysbølger måler omkring 0,000001 meter, eller 0,001 millimeter. Hele samlingen af ​​bølger, på tværs af alle frekvenser, er kendt som elektromagnetiske spektrum .

Overvej nu en bølge, der falder i et område nøjagtigt mellem 0,001 meter (1 millimeter) og 0,01 meter (10 millimeter). Forskere refererer til energien i denne lille skive af det elektromagnetiske spektrum som millimeter bølgestråling . Millimeterbølger har forskellige anvendelsesmuligheder, men er især vigtige i radioudsendelser og mobiltelefonoverførsler. Og, fordi millimeterbølgernes bølgelængder er store i forhold til naturlige og syntetiske fibre, de har en tendens til at passere gennem de fleste materialer, såsom tøj, hvilket gør dem til en ideel kandidat til scanningsteknologier.

Millimeterbølgescannere producerer deres bølger med en række små, skivelignende sendere stablet på hinanden som hvirvler i en rygsøjle. En enkelt maskine indeholder to af disse stakke, hver omgivet af en buet beskyttende skal kendt som en radome , forbundet med en bar, der drejer rundt om et centralt punkt. Hver sender udsender en puls af energi, som bevæger sig som en bølge til en person, der står i maskinen, passerer gennem personens tøj, reflekterer personens hud eller skjulte faste og flydende genstande og rejser derefter tilbage, hvor senderen, fungerer nu som en modtager, registrerer signalet. Fordi der er flere sender/modtager diske stablet lodret, og fordi disse stakke roterer rundt om personen, enheden kan danne et komplet billede, fra hoved til tå og forside til bagside.

Det er softwarens opgave i scannersystemet at fortolke dataene og præsentere et billede for TSA -operatøren. Softwaren opretter en 3-D, sort og hvid, hele kroppen silhuet af emnet. Det anvender også en funktion kendt som automatiseret målgenkendelse , eller ATR , hvilket betyder, at den kan registrere trusler og fremhæve dem for let identifikation. ATR -teknologi er i stand til at detektere væsker, geler, plast, pulvere, metaller og keramik, såvel som standard og hjemmelavede sprængstoffer, medicin og penge.

ATR -softwaren gør også noget andet. En scanner uden denne software danner billeder, der afslører en persons unikke topografi, men på en måde, der ligner en groft dannet grafitprototype. Med andre ord, du kan se nogle fysiske funktioner, men ikke med samme detalje som Superman eller backscatter -scannere, som begge har røntgensyn. En millimeterbølgescanner med ATR -software producerer en generisk oversigt over en person - nøjagtig det samme for alle - og fremhæver alle områder, der kan kræve yderligere screening.

MMW -scanningsprocessen

Millimeterbølgescannere er ikke metaldetektorer. De kigger faktisk gennem tøj for at lede efter metalliske og ikke -metalliske genstande, som en person måske forsøger at skjule. At få et godt overblik kræver, at passagerer, der kommer ind i scanneren, følger bestemte procedurer. Her er hvad du kan forvente, hvis du indtaster en af ​​de cirka 600 mmw scannere, der blev brugt i lufthavne i USA i 2012:

1. Først, du skal fjerne alt fra dine lommer, samt dit bælte, smykker, snor og mobiltelefon. Dette sikrer, at scanneren ikke ser disse emner og markerer dem som mistænkelige - og sparer dig for at udholde yderligere screening, når du forlader maskinen.
2. Næste, du går op ad en kort indgangsrampe og kommer ind i billedportalen, der ligner meget en overdimensioneret telefonboks.
3. Stå stille, du løfter dine arme, bøjet ved albuerne, som de dobbelte antenner roterer rundt i din krop.
4. Så forlader du, etape tilbage, som en TSA -agent ser på resultaterne af din scanning på en skærm, der er knyttet til maskinen.
5. TSA -agenten ser en af ​​to ting. Hvis scanneren opdager noget mistænkeligt, det vil vise en generisk oversigt over en menneskelig figur med det mistænkelige element angivet med en gul boks. Hvis scanneren ikke finder noget, det viser ordet "OK" uden billede.

På den ene eller anden måde, scanningen tager mindre end 10 sekunder og kræver ikke noget smertefuldt eller pinligt. Men hvis du føler stærkt, at helkropsscanningen af ​​en millimeterbølgemaskine krænker dit privatliv, du kan fravælge screeningsprocessen. Du vil, imidlertid, modtage alternativ screening, herunder et fysisk nedslag.

Ifølge TSA, de fleste mennesker foretrækker scanningsprocessen frem for en fysisk undersøgelse. Faktisk, mere end 99 procent af passagererne vælger at blive screenet af denne teknologi frem for alternative screeningsprocedurer [kilder:TSA]. Og mennesker med kunstige led eller andet implanteret medicinsk udstyr sætter endnu større pris på mmw-scannere, fordi de ikke skal bekymre sig om de falske positive ting, der er forbundet med gammeldags metaldetektorer.

Bekymringer og indsigelser mod millimeterbølgescannere

Så snart TSA begyndte at installere millimeterbølgescannere, offentligheden begyndte at stille spørgsmål, hovedsageligt relateret til privatliv og sikkerhed. I den tidligere kategori, mennesker protesterede imod tanken om, at fremmede kiggede under deres tøj for at se intime detaljer eller afsløre tegn på mastektomi, colostomi -apparater, penisimplantater og kateterrør. En repræsentant for American Civil Liberties Union beskrev billedbehandling af hele kroppen som "intet mere end en elektronisk strip-søgning."

For at dæmpe oprøret, TSA indførte flere forholdsregler på mmw -scannere. En af de der, som vi allerede har diskuteret, indebærer installation af automatiseret målgenkendelsessoftware på en række af maskinerne. Softwaren gengiver hvert emne som en generisk oversigt, med mistænkelige områder fremhævet. Og hvis det ikke registrerer noget mistænkeligt i en scanning, det viser ordet "OK" uden billede overhovedet. For scannere uden ATR -software, sikkerhedsoperatøren, der ser det resulterende billede, sidder fjerntliggende og kommunikerer trådløst med den agent, der driver maskinen. Og ingen maskine er i stand til at gemme billeder. Hvert billede slettes automatisk, så snart den eksterne sikkerhedsofficer har gennemført sin inspektion. Det sagt, hvad er en regel uden undtagelse? US Marshals Service kunne ikke slette tusindvis af billeder taget med et millimeterbølgesystem ved et retshus i Florida. Jep, tusinder [kilde:McCullagh].

Selvfølgelig, ingen af ​​disse foranstaltninger beskytter en passager mod skadelige virkninger af selve bølgerne. Heldigvis flere undersøgelser har fastslået, at millimeterbølgescannere udgør en lille risiko for passagerer, piloter eller TSA -agenter, der betjener maskinerne. Bølgerne produceret af disse scannere er meget større end røntgenstråler og er af den ikke-ioniserende sort. Ioniserende stråling har nok energi til at fjerne elektroner fra atomer, men radiobølger, synligt lys og mikrobølger har ikke denne evne. Som resultat, de ændrer ikke strukturen af ​​biologiske molekyler, såsom proteiner og nukleinsyrer.

Det større problem med millimeterbølgescannere ser ud til at være det høje antal falske alarmer. De kan blive narret af objekter, der kommer i størrelser tæt på energiens bølgelængde. Med andre ord, folder i tøj, knapper og endda svedperler kan forvirre maskinen og få den til at opdage, hvad den mener er et mistænkeligt objekt. Da Tyskland testede mmw -scannere, sikkerhedstjenestemænd der rapporterede en falsk positiv sats på 54 procent, hvilket betyder, at hver anden person, der passerede maskinen, krævede en nedklapning, der ikke fandt noget våben eller skjult genstand [kilde:Grabell og Salewski]. På grund af disse skuffende resultater, Frankrig og Tyskland stoppede med at bruge millimeterbølgescannere, efterlader dem ikke noget godt alternativ til at scanne løbesedler.

Andre anvendelser af Millimeter Wave Technology

Millimeterbølgescannere har skabt opsigt, men lignende bølger omgiver os hver dag og hjælper os med at gøre ting, vi nu tager for givet. For eksempel, din mobiltelefon er afhængig af millimeterbølgeteknologi til at sende og modtage data og opkald. At smartphone -aktivitet sker ved kommunikationssatellitter, som modtager mikrobølgesignaler fra jordstationer og derefter dirigerer dem, som downlink -transmissioner, til flere destinationer. Husk, at elektromagnetiske bølger findes i en række bølgelængder. De findes også i en række frekvenser, hvilket er et mål for, hvor mange bølgetoppe, der passerer et bestemt punkt hvert sekund. Mikrobølger, der bruges i satellitkommunikation, er superhøjfrekvente, eller SHF, bølger i intervallet 3 gigahertz til 30 gigahertz (GHz).

NEXRAD, eller næste generations vejrradar, bruger også bølger i 3 GHz -området til at hjælpe meteorologer med at lave vejrudsigter. NEXRAD er afhængig af Doppler -effekten for at beregne position og hastighed for regn, sne- og vejrfronter. Først, en radarenhed udsender en energipuls, som bevæger sig gennem luften, indtil den støder på et objekt, såsom en regndråbe. Derefter lytter enheden efter et ekko - energi, der reflekteres tilbage fra objektet. Ved at sende en konstant strøm af pulser og lytte efter ekkoer, systemet er i stand til at skabe et farvekodet billede af vejret i et bestemt område.

Astronomer drager fordel af ekstremt højfrekvente (EHF) bølger i området 30 til 300 GHz til at studere dannelsen af ​​stjerner og galakser millioner af lysår fra Jorden. I stedet for traditionelle teleskoper, der fornemmer lys, disse forskere bruger radioteleskoper til at "se" energi med millimeter og submillimeter bølgelængder. Fordi strukturer på jorden kan forstyrre disse bølger, radioteleskoper er normalt placeret på meget høje steder. For eksempel, den kombinerede række til forskning i millimeterbølge-astronomi (CARMA) omfatter 23 radioretter i Inyo-bjergene nær Big Pine, Californien.

Så, millimeterbølger er velforståede og ret almindelige i en række applikationer, vi regelmæssigt bruger. Selv mikrobølgeovnen i dit køkken zipper mad med en form for energi fra dette smalle bånd af det elektromagnetiske spektrum. Dets vedtagelse inden for lufthavnssikkerhed er en naturlig - og harmløs - forlængelse af teknologien, især når du overvejer den type katastrofe, den forsøger at forhindre. Fra november 2012, TSA har installeret hundredvis af mmw -scannere i lufthavne i USA og internationalt, de bruges i lufthavne og massetransit-systemer i flere lande, herunder Canada, Holland, Italien, Australien og Det Forenede Kongerige.

Masser mere information

Forfatterens note:Sådan fungerer millimeterbølgescannere

I betragtning af den lange stamtavle af millimeterbølger og de fremskridt, de har muliggjort inden for medicin, astronomi og meteorologi, Jeg er overrasket over, at så få mennesker har rost mmw -scannere som en praktisk, redningsværktøj. Personligt, Jeg er villig til at lade maskinerne kigge under mit tøj, så længe de fanger den kommende terrorist, der prøver at stige ombord på det samme fly.

relaterede artikler

• Hvad er forskellen mellem backscatter -maskiner og millimeterbølgescannere?
• Sådan fungerer Backscatter X-ray Systems
• Udgør backscatter-røntgensystemer en risiko for hyppige flyers?
• Sådan fungerer lufthavnssikkerhed
• Hvordan virker flydende sprængstof og hvad ville terrorister gøre med dem på et fly?
• Sådan fungerer metaldetektorer
• Er der ikke maskiner, der kan registrere flydende sprængstof?

Kilder

• Brun, Stuart F. "Våben afsløret." Videnskabelig amerikansk. April 2008.
• Burns, Bob. "Hvad er det:Millimeterbølge eller Backscatter?" TSA -bloggen. 27. maj kl. 2008. (30. oktober, 2012) http://blog.tsa.gov/2008/05/which-is-it-millimeter-wave-or.html
• Choi, Charles Q. "Ja, vi scanner:Har Post-9/11 Airport Screening Technologies gjort os mere sikre?" Videnskabelig amerikansk. 6. september, 2011. (30. oktober, 2012) http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=have-new-airport-screening-technologies-inspired-by-9-11-made-us-safer
• Grabell, Michael. "TSA fjerner røntgenkropsscannere fra større lufthavne." ProPublica. 19. oktober kl. 2012. (30. oktober, 2012) http://www.propublica.org/article/tsa-removes-x-ray-body-scanners-from-major-airports
• Grabell, Michael og Christian Salewski. "Svedende kugler:Kropsscannere kan se sved som et potentielt våben." ProPublica. 19. december kl. 2011. (30. oktober, 2012) http://www.propublica.org/article/sweating-bullets-body-scanners-can-see-perspiration-as-a-potential-weapon
• Groeger, Lena. "Scanning af scannerne:En sammenligning side om side." ProPublica. 28. december kl. 2011. (30. oktober, 2012) http://www.propublica.org/special/scanning-the-scanners-a-side-by-side-comparison
• Hasler, Joe P. "Sandheden om TSA -lufthavnsscanning." Populær mekanik. 18. november kl. 2010. (30. oktober, 2012) http://www.popularmechanics.com/technology/aviation/safety/the-truth-about-tsa-airport-scanning
• Knox, Richard. "Forskere sætter spørgsmålstegn ved sikkerheden ved nye lufthavnskannere." NPR. 17. maj kl. 2010. (30. oktober, 2012) http://www.npr.org/templates/story/story.php?storyId=126833083
• L-3 Kommunikation. "ProVision Advanced Imaging Technology." (30. oktober, 2012) http://www.sds.l-3com.com/advancedimaging/provision.htm
• McCullagh, Declan. "Feds indrømmer at gemme checkpoint kropscanningsbilleder." CNET. 4. august, 2010. (27. nov. 2012) http://news.cnet.com/8301-31921_3-20012583-281.html
• Moseman, Andrew. "Hvad er den reelle strålingsrisiko ved TSA's røntgenundersøgelser i fuld krop?" Opdag magasinet. 17. november kl. 2010. (30. oktober, 2012) http://blogs.discovermagazine.com/80beats/2010/11/17/whats-the-real-radiation-risk-of-the-tsas-full-body-x-ray-scans/
• Paddock, Catharine. "Strålingsrisiko fra full-body lufthavnescannere meget lav, Ny analyse. "Medicinske nyheder i dag. 29. marts, 2011. (30. oktober, 2012) http://www.medicalnewstoday.com/articles/220470.php
• Paur, Jason. "Spørgsmål dvæler om sikkerhed i lufthavnens kropscannere." Kablet. 22. december kl. 2011. (30. oktober, 2012) http://www.wired.com/autopia/2011/12/questions-linger-on-safety-of-airport-body-scanners/
• Rabin, Roni Caryn. "Røntgenundersøgelser i lufthavne efterlader bekymringer." New York Times. 6. august, 2012. (30. oktober, 2012) http://well.blogs.nytimes.com/2012/08/06/x-ray-scans-at-airports-leave-lingering-worries/
• Transportsikkerhedsadministration (TSA). "Avanceret billedteknologi:AIT:Sådan fungerer det." 24. oktober kl. 2012. (30. oktober, 2012) http://www.tsa.gov/ait-how-it-works
• Vinter, Michael. "TSA erstatter røntgenscannere i nogle større lufthavne." USA Today. 19. oktober kl. 2012. (30. oktober, 2012) http://www.usatoday.com/story/news/ondeadline/2012/10/19/tsa-x-ray-scanners-replaced-millimeter-wave-airports/1644937/