穿墙透壁的“眼”

石出

新的微波成像技术可以帮助消防员找到被困在燃烧的建筑物中的人。

随着城市人口越来越多，可居住面积越来越小，人们不得不把住宅建得越来越高，这埋下了隐患——一旦发生火灾，人们往往无处可逃。而且，高楼火灾的救援也十分艰难，楼中有许多居民，消防员无法一一确定居民的藏身之处，也不能很快获知住所中是否有没能逃脱的居民，无法及时救援。好消息是，最近的一种新技术有望解决这一燃眉之急。

这项“新”技术其实也算旧瓶装新酒了，因为设计者不过是重新利用了雷达扫描技术。我们使用雷达技术将近一个世纪了：首先发送无线电波，用接收器接收阻碍物反射回来的无线电波，然后根据物理知识算出阻碍物的位置和距离。现在，雷达技术已经成为一种十分常用的定位技术。但是，正如它的原理一样，雷达技术所用的无线电波遇到房屋时会被四壁的高墙反射回来，人们无法利用它来穿墙透视密闭房屋中的情况。

不过，不是所有无线电波都不能穿墙，比如微波——最短的无线电波就具有更高的穿透本领。如今，我们已经离不开微波了，无线网络、手机信号本质都是微波。微波不仅能穿墙，还能穿透云层和雨雪，因此早在20世纪50年代人们就已经在研制微波雷达，将其应用于侦察卫星。

但是，传统微波雷达并不擅长快速形成详细的图像。传统雷达所收到不同位置的回波不是同时的，而是依靠雷达天线的运动，分时顺序获得的，通过一定的信号处理算法使之合成一个相对较大的图像。图像的清晰度不算高，而且移动的物体成像更加模糊。更重要的是，雷达只能在较大范围内成像，一旦范围过小，接收器接收到的信号就会叠加在一起，更加无法形成准确的图像了。

美国国家标准与技术研究院的研究人员想到了一个方法克服这个缺点，给雷达配备一个接收器和多个发射器，让物体在障碍物后或运动中发射出的微弱信号都无所遁形。当接收器将所有发射器发出的信号一起捕获后，研究人员通过计算机算法处理数据，就可以很快得到一个清晰的图像。

研究人员布置了一个“火灾现场”：布满浓烟的一間房屋，并在屋中放置了一个边长约1毫米的物体。随后他们来到屋外，需要通过这套系统找到屋中的物体。最终，他们成功了——而且整个过程在几微秒内就完成了。

除了帮助消防员，研究人员还希望借助该系统可快速成像的优点来跟踪高速物体。这样的话，它将发挥更大的作用，包括搜索近地轨道上的太空垃圾、作为自动驾驶汽车的“眼睛”等。对于这一前景，研究人员信心满满，他们预计只需几个月就能完成原型测试的工作，随后很快就能推出可实际应用的设备。

实验设备模型