Физики засняли шероховатости пули в полете

Ученые разработали оптическую систему, которая может определять расстояние до объекта с рекордно высокой частотой — 100 миллионов раз в секунду. Чтобы продемонстрировать работу системы, они измерили движение и рельеф пули с микрометровой точностью. Использовать изобретение можно будет в трехмерных камерах, которые снимают в режиме реального времени, а также в компактных лидарах. Статья с результатами опубликована в журнале Science.

Оптические методы определения расстояния уже давно стали не только областью фундаментальных исследований, но и вошли в инженерную практику во многих видах деятельности, например, при проведении геодезических и метеорологических измерений. Но подобные приборы, которые называют лидарами (LIDAR, light detection and ranging — обнаружение и определение дальности с помощью света), используют и в других областях — в частности, в области зрения для беспилотных автомобилей, навигации дронов и спутников, контроля деятельности «умных» фабрик. Для этого требуются повышенные характеристики в плане скорости и точности.

Физики из немецкого Технологического института Карлсруэ и швейцарской Федеральной политехнической школы Лозанны собираются создать такое устройство, причем по размеру оно не должно быть больше спичечной коробки. В новой статье они демонстрируют результаты работы прототипа на пуле, летящей со скоростью 150 м/с. «Нам удалось проверить поверхностную структуру у пули на лету, достигнув микрометровой точности, — говорит руководитель коллектива Кристиан Коос. — Для этого мы проводили 100 миллионов измерений расстояния в секунду». Это наибольшее достигнутое на практике количество измерений, подчеркивает Коос.

Достижение стало возможным благодаря миниатюрным источникам света, разработанным в Швейцарии. При поглощении лазерного излучения они формируют оптическую гребенку — излучение в узких линиях, частоты которых различаются на строго определенные величины. В результате удается получить регулярную последовательность оптических импульсов в широком диапазоне частот.

Авторы называют результат лишь первым шагом: достигнутые скорость и точность внушают оптимизм, но по некоторым другим параметрам необходимы существенные доработки. Например, пока что прибор работает только для расстояний порядка одного метра. Более того, стандартные сегодня микропроцессоры не позволяют обрабатывать такой большой поток данных в реальном времени.