Техника на границе фантастики

Франклин Фелбер, инженер американской компании Starmark, на днях опубликовал описание необычного акустического радара, способного обнаружить безбилетных пассажиров даже сквозь металлические стенки грузовых контейнеров. Хотя это лишь одно из многих технологически продвинутых средств поиска запрещенных грузов и людей, контрабандисты активно ищут все новые, не менее продвинутые способы обойти все препятствия. Технологическая изощренность преступников порой действительно поражает, но пограничники тоже стараются не отставать. Мы решили разобраться с тем, каковы перспективы этой гонки таможенных вооружений.

Устройства Фелбера состоит из миниатюрного гонга, устанавливаемого с одной стороны от металлического контейнера, и приемника звуковых волн, устанавливаемого с другой стороны. Звуковые волны, проходящие через контейнер, искажаются всегда одинаково. Однако если внутри него есть хотя бы слегка двигающиеся (дышащие) люди, искажения начинают разниться, что и позволяет выявить нарушителей границы. Этот «акустический радар» – первая технология, позволяющая эффективно обнаруживать людей за металлической стенкой, часто используемой как в морских контейнерах, так и в днище грузовиков. Увы, этими схемами незаконный трансграничный провоз людей и товаров далеко не исчерпывается.

В сегодняшнем мире контрабанда и незаконная миграция являются крупным и быстро развивающимся бизнесом. Наибольшие масштабы он принял на границах бедных стран и богатых – в первую очередь Мексики и США. Это основной маршрут мировой трансграничной наркоторговли, общий объем которой оценивается в 450-750 миллиардов долларов в год. Обладая бюджетом таких размеров, контрабандисты используют летающие дроны и строят многочисленные дизель-электрические подлодки с запасом хода более 12 500 километров и корпусами из углепластика, покрытого кевларом, серьезно затрудняющим гидро- и радиолокационное обнаружение.

В последние годы на этом фронте резко активизировались и страны, ранее бывшие обеспеченными, а ныне находящиеся на грани уничтожения, вроде Ливии. Число беженцев из Африки в Грецию и Италию только за пять месяцев 2015 года превысило 100 000 человек. Все это делает борьбу с незаконным пересечением границ настолько важной, что к берегам Ливии уже направлены флоты стран ЕС. Тем не менее, уже сейчас ясно – нужны принципиально новые решения, ибо на базе существующих технологий многого достичь не удастся.

Ключевой проблемой здесь является то, что средства, которые государственные органы используют для борьбы с контрабандистами – традиционно для госорганов – очень дороги. В то же время предельно упрощенные средства контрабандистов часто, напротив, дешевы и массовы. К примеру, для борьбы с контрабандной марихуаной на мексиканской границе с 2009 года США используют шесть разведывательных БПЛА Predator, по наводке которых в год конфискуют более 20 тонн этого вещества. Однако закупка этих аппаратов обошлась в 20 миллионов долларов за штуку, а с учетом стоимости эксплуатации конфискация одного килограмма стоит в 100 раз дороже самого продукта. К тому же в ответ на усиление воздушной разведки пограничников картели начали массовое строительство трансграничных туннелей, многие из которых достигают сотен метров в длину и оснащены электрифицированными узкоколейными железными дорогами.

Аналогичные проблемы преследовали и попытку Boeing разрабатывать SBInet (свернутую в 2010 году) – систему из башен, отстоящих друг от друга на 2 километра и оснащенных недорогими камерами и радарами. Однако компания, привыкшая к бюджетам оборонного ведомства, потребовала за каждую башню 14 миллионов долларов. При распространении такой защиты на всю границу между США и Мексикой потратить пришлось бы более 20 миллиардов, при этом система также не способна отслеживать рытье туннелей.

Чтобы бороться с постоянно растущими в числе туннелями, пограничные части США используют роботов. Вызвано это тем, что ширина проходов в них почти всегда менее 90 сантиметров, — для перемещения контрабанды там используются электрифицированные мотоциклы, поставленные на рельсы. Такая малая ширина поддерживается специально, чтобы затруднить стражами порядка с американской стороны исследование этих туннелей.

Поэтому в США с 2012 года активно применяются питаемые по кабелю роботы Versatrax 300 VLR, весом в 25 килограммов. Они используют адаптируемое гусеничное шасси, набор камер и манипулятор. Хотя длина их кабеля составляет 2,1 километра, иногда возникает нужда в повышенной автономности, и тогда пограничники используют 8-килограммовые аккумуляторные Pointman Tactical Robot, являющиеся модификацией саперных роботов, используемых в Армии США. Это телеуправляемые колесные роботы, качество камер которых достаточно для того, чтобы обнаруживать человеческие следы в канализации, чаще всего ведущие к одному из наркотуннелей.

В 2014 году инженеры из Массачусетского технологического университета представили на конференции IROS 2014 в Чикаго подводный роботизированный зонд для ультразвукового сканирования судов в портах. Он находит любые дефекты и полости за металлической обшивкой. К тому же он позволяет найти буксируемые под водой полупогруженные «наркоторпеды» – пластиковые цилиндры с балластом, следующие на глубине в несколько метров за судами из Латинской Америки. Ранее выявить такие «торпеды» с пластиковой оболочкой можно было лишь с помощью осмотра водолазами, и роботизация поиска подобных тайников, бесспорно, способна существенно повысить эффективность портового досмотра.

Другой предельно сложной для выявления формой контрабанды в наше время стало массовое использование жидкого кокаина. Переводя наркотик в коллоидную форму, химики наркокартелей затем пропитывают им одежду или загружают его в пакеты, которые потом проглатывает перевозчик. В отличии от традиционного твердого кокаина, пакеты с жидким имеют размытые очертания на снимках и неотличимы от обычных каловых масс. Ранее единственным способом борьбы с новым методом перевозки оставалось задержание и длительно удержание в тюрьме перевозчиков, за время которого пакет обнаруживался естественным путем. Но если его личность не была известна заранее, задержать преступника в такой ситуации сложно.

В последние годы для выявления пакетов с такой жидкостью пытаются использовать компьютерную томографию брюшной полости. Метод оказался весьма эффективным, однако сами аппараты для томографии дороги и в настоящее время ими не оснащено подавляющее большинство контрольно-пропускных пунктов даже на границах развитых стран.

Кроме того, в последнее время контрабандисты стали осознавать слабость своего нового метода и модифицировали его. Поскольку новые роботы сделали бесполезным использование на кораблях двойного дна, наркотрафиканты стали добавлять жидкий кокаин в состав промышленных нефтепродуктов. Поскольку в них отсутствуют твердые предметы, ни ультразвуковое сканирование, ни рентген не позволяют выявить такой груз. Само собой, можно сделать детальный анализ состава, но проверить таким образом маслосистему каждого пересекающего границу автомобиля или корабля довольно непросто. Поэтому пока таможенникам и пограничникам по всему миру для борьбы с новой методикой приходится ограничиваться традиционной работой с осведомителями и давлением на тех допрашиваемых, которые могут быть связаны с перевозкой.

Вполне в ходу остаются и менее продвинутые способы перевозки запрещенных предметов через границу – прямо на пересекающих ее отдельных гражданах. Терагерцовое излучение с длиной волны в 3 миллиметра эффективно применяется в системах типа Tadar, используемых в аэропортах США и Канады для выявления спрятанного оружия. В отличии от рентгеновского излучения, терагерцовое позволяет выявить пистолет за десятки метров, то есть пограничникам больше не нужно проводить подозреваемого через рентгеновский аппарат. Взамен они могут заранее просканировать всех входящих в аэропорт, не причиняя им дополнительных неудобств. К сожалению, спрятав пистолет под коленом, человек, как правило, может легко обмануть существующие терагерцовые сенсоры — кость и металл для существующих сканеров выглядят очень похоже.

Недавняя работа физиков во главе с Майклом Фюрером (Michael Fuhrer) из Мэрилендского университета продемонстрировала, что терагерцовый детектор на основе графена сможет, наконец, обеспечить эффективное обнаружение спрятанного оружия в аэропортах. Наиболее распространенные виды терагерцовых сканеров работают следующим образом. Их ключевой компонент – пластинка вещества, между узлами кристаллической решетки которого перемещаются электроны. Они достигают одного из двух металлических электродов, и когда на пластинку действует внешнее терагерцовое излучение, на один из электродов электроны попадают чаще, чем на другой. Именно эта асимметрия распределения и создает электрический сигнал, оцифрованный результат которого превращают в изображение сканируемого объекта. Тепловой шум, действующий на детектор, вносит возмущение в поток электронов и затрудняет получение качественного изображения

В экспериментальном детекторе группы Фюрера электроны двигаются между атомами в двумерной графеновой решетке. При этом влияние теплового шума минимально, поскольку связанные с ним колебания плохо распространяются через двумерную среду. В то же время в силу свойств этого материала, подвижность электронов в нем рекордно высока. Как отписывают ситуацию разработчики, атомная решетка в их детекторе остается «холодной», в то время как электроны в ней, под действием входящего излучения, легко становятся «горячими» (подвижными). В итоге изображения сравнимого качества на нем получаются на 8-9 порядков быстрее, чем на других детекторах, работающих при комнатной температуре. Предполагается, что этого будет достаточно для обнаружения скрытого оружия и позволит не путать его с костной тканью.

Из короткого обзора выше легко заметить, что скорость развития методов, позволяющих пересечь границу, и тех, что помогают запереть ее, очень близка – почти как в известном рассказе Амброза Бирса. Так что уже в самое ближайшее время нам стоит ждать появления новых примеров изобретательности со стороны разработчиков и того, и другого вида технологий.

Борис Александров