رادار تيراهيرتز: عصر جديد في سلامة السيارات
قبل بضع سنوات، فقد ماثيو كاري صديقًا له في حادث سيارة غريب، بعد أن اصطدمت سيارة الصديق ببعض الحطام الصغير على الطريق السريع وخرجت عن السيطرة. في العادة، كانت أجهزة استشعار السيارة تكتشف الحطام في وقت طويل، ولكنها كانت تعمل في ظل ظروف تجعل جميع أجهزة الاستشعار المثبتة في السيارة اليوم عديمة الفائدة: الضباب وأشعة الشمس الساطعة في الصباح الباكر. لا يستطيع الرادار رؤية الأجسام الصغيرة بشكل جيد، كما أن تقنية الليدار محدودة بسبب الضباب، والكاميرات يعميها الوهج. قرر كاري وشركاؤه المؤسسون إنشاء جهاز استشعار يمكنه أداء المهمة، وهو جهاز تصوير تيراهيرتز.
تاريخيًا، كانت ترددات تيراهيرتز هي الجزء الأقل استخدامًا من الطيف الكهرومغناطيسي. لقد ناضل الناس لإرسالها حتى لمسافات قصيرة عبر الهواء. ولكن بفضل بعض الهندسة المكثفة والتحسينات في تردد ترانزستور السيليكون، أصبح من الممكن الآن إرسال إشعاع تيراهيرتز لمئات الأمتار. تمكنت شركة Teradar، الشركة الناشئة التي أسسها كاري ومقرها بوسطن، من صنع جهاز استشعار يمكنه تلبية متطلبات مسافة 300 متر لصناعة السيارات.
وخرجت الشركة من حالة التخفي الأسبوع الماضي برقائق تقول إنها يمكن أن توفر دقة 20 مرة أكثر من دقة رادار السيارات مع رؤية جميع أنواع الطقس وبتكلفة أقل من تقنية الليدار. يقول كاري إن التقنية توفر “مجموعة شاملة من أجهزة الليدار والرادار مجتمعة”. ويقول إن هذه التكنولوجيا قيد الاختبار مع شركات صناعة السيارات لتحديد مكان في السيارات التي سيتم إنتاجها في عام 2028. سيكون أول جهاز استشعار من هذا النوع يتم طرحه في السوق.
يقول كاري: “في كل مرة تفتح فيها جزءًا من الطيف الكهرومغناطيسي، فإنك تفتح طريقة جديدة تمامًا لرؤية العالم”.
تصوير تيراهيرتز للسيارات
يقول كاري إن نظام تيرادار عبارة عن بنية جديدة تحتوي على عناصر الرادار التقليدي والكاميرا. أجهزة إرسال تيراهيرتز عبارة عن صفائف من العناصر التي تولد حزمًا قابلة للتوجيه إلكترونيًا، في حين أن أجهزة الاستشعار تشبه شرائح التصوير في الكاميرا. تقوم الحزم بمسح المنطقة، ويقوم المستشعر بقياس الوقت الذي تستغرقه الإشارات للعودة وكذلك المكان الذي تعود منه.
يستطيع نظام تيرادار توجيه حزم إشعاع تيراهيرتز بدون أجزاء متحركة.تيرادار
ومن هذه الإشارات، يقوم النظام بإنشاء سحابة نقطية، مشابهة لما ينتجه جهاز الليدار. ولكن على عكس الليدار، فهو لا يستخدم أي أجزاء متحركة. تضيف هذه الأجزاء المتحركة بشكل كبير إلى تكلفة جهاز الليدار وتعرضه للتآكل من الطريق.
“إنه جهاز استشعار [has] يقول كاري: “بساطة الرادار ودقة الليدار”. ويضيف أن ما إذا كانت ستحل محل التكنولوجيا أو تصبح إضافة، فهذا أمر متروك لشركات صناعة السيارات. وتعمل الشركة حاليا مع خمسة منهم.
ترانزستورات ودوائر تيراهيرتز
يقول كاري إن وصول تيرادار إلى هذا الحد يرجع جزئيًا إلى التقدم في تكنولوجيا ترانزستور السيليكون، وعلى وجه الخصوص، الزيادة المطردة في الحد الأقصى لتردد الأجهزة التي يمكن للمسابك الحديثة توفيرها.
ويتفق مع هذا الرأي رونان هان، أستاذ الهندسة الكهربائية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمتخصص في إلكترونيات التيراهيرتز. وقد أدت هذه التحسينات إلى تعزيز كفاءة دوائر تيراهيرتز، وطاقة خرجها، وحساسية أجهزة الاستقبال. بالإضافة إلى ذلك، تحسنت عملية تغليف الرقاقات، التي تعتبر أساسية لنقل الإشعاع بكفاءة. إلى جانب البحث في تصميم الدوائر والأنظمة، يمكن للمهندسين الآن تطبيق إشعاع تيراهيرتز في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك القيادة الذاتية والسلامة.
ومع ذلك، يقول هان: “من الصعب جدًا تقديم الأداء المطلوب للقيادة الذاتية الحقيقية والآمنة – خاصة المسافة”. وقد عمل مختبره في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على رادار تيراهيرتز ودوائر أخرى لعدة سنوات. في الوقت الحالي، تركز الشركة على تطوير أجهزة استشعار تيراهيرتز خفيفة الوزن ومنخفضة الطاقة للروبوتات والطائرات بدون طيار. وقد أنشأ مختبره أيضًا شركة ناشئة للتصوير، وهي Cambridge Terahertz، التي تستهدف استخدام مزايا نطاق التردد في الماسحات الضوئية الأمنية، حيث يمكنها الرؤية من خلال الملابس لاكتشاف الأسلحة المخفية.
وستقوم شركة تيرادار أيضًا باستكشاف التطبيقات خارج قطاع السيارات. ويشير كاري إلى أنه على الرغم من أن ترددات تيراهيرتز لا تخترق الجلد، إلا أن الأورام الميلانينية تظهر بلون مختلف عند تلك الأطوال الموجية مقارنة بالبشرة الطبيعية.
لكن في الوقت الحالي تركز شركة كاري على السيارات. وفي هذا المجال، هناك سؤال واحد يجب أن أطرحه: هل كان بإمكان تقنية Teradar إنقاذ Kit Kat، القط الذي صدمته سيارة Waymo ذاتية القيادة في سان فرانسيسكو الشهر الماضي؟
يقول كاري: “ربما كان من الممكن أن ينقذ القطة”.
من مقالات موقعك
مقالات ذات صلة حول الويب
