Лазер, мыши и растения против террористов

Участившиеся в последнее время теракты, осуществляемые смертниками, заставили ученых начать разработки детекторов, которые позволили бы с высокой точностью обнаруживать террористов еще до того, как им удастся сделать свое черное дело. Речь идет о новых методах дистанционного распознавания взрывчатки. И некоторые результаты уже достигнуты…

Фото: Фото: AP

Собственно говоря, все существующие методы можно разделить на две категории — технические и биологические. В основе и тех и других лежит один простой принцип — улавливание и распознавание на большом расстоянии летучих веществ, испускаемых взрывчаткой. И здесь одним из самых эффективных приборов является так называемый детектор нейтронного анализа.

Эти устройства, как правило, подсоединены к рентгеновским или телевизионным камерам. Их принцип действия следующий: поскольку в состав практически всех взрывчатых материалов (от классического динамита до самых экзотических видов пластической взрывчатки) входит азот, его доля достигает 20-30 процентов от массы взрывчатки, то детектор должен обнаружить именно его. Причем не только обнаружить, но и еще измерить концентрацию. Если таковая весьма высока, то можно с большой долей вероятности судить о том, что в исследуемом объекте есть взрывчатка.

Правда, подобный метод не является универсальным хотя бы потому, что детектор могут легко сбить с толку другие вещества, содержащие азот, например, удобрения. Да и цена подобного устройства весьма высока — каждый такой аппарат стоит не менее 1,5 миллиона долларов США. Поэтому, естественно, устанавливаются они только на самых важных объектах.

Недавно ученым из Принстонского университета удалось создать более точный детектор, который, по их словам, практически никогда не ошибается. Речь идет о лазерной установке, способной обнаруживать в воздухе мельчайшие примеси химических веществ и определять наличие замаскированных взрывных устройств. "Прибор посылает лазерный луч, а затем мы получаем обратный импульс, — рассказывает о принципах работы этого устройства один из его создателей, профессор механической и аэрокосмической инженерии Ричард Майлс. — Обратный луч взаимодействует с молекулами в воздухе и несет информацию о его составе".

Фото: AP

Новым здесь является то, что в отличие от современных лазерных систем дистанционного зондирования, в которых обратный луч света является простым отражением исходящего пучка, система Майлса создает совершенно новый обратный лазерный луч. Он генерируется атомами кислорода, чьи электроны возбуждаются этим высокоэнергетическим лучом. Происходит это потому, что использование лазерного импульса, сосредоточенного на маленьком объеме воздуха (подобно тому, как увеличительное стекло фокусирует солнечный свет в одну точку), позволяет перевести электроны атомов кислорода на более высокие уровни энергии, что в конечном итоге создает когерентный лазерный луч, противоположный по направленности исходящему лучу прибора зондирования.

"Дистанционное зондирование с помощью нашего прибора избавляет от необходимости приближаться к потенциально опасному предмету. Достаточно направить на него луч лазера и узнать о наличии определенных веществ с безопасного расстояния", — так объясняет преимущества данного детектора Майлс. Однако у данного устройства есть серьезный недостаток — установка потребляет слишком много энергии. Кроме того, достаточно всего лишь небольшого скачка напряжения, чтобы детектор вышел из строя (а это пособники смертников, как мы знаем, устроить вполне могут).

Итак, основные недостатки всех точных дистанционных "технических" детекторов — это их дороговизна и сильная зависимость от источников энергии. Именно поэтому многие исследователи предлагают использовать вместо них биологические детекторы. Самыми известными среди таковых являются служебные собаки, натренированные на поиск и обнаружение взрывчатки. Многие из них, кстати, способны учуять ее на расстоянии до 70 метров!

Об эффективности их использования в данной статье писать не имеет смысла — об этом уже сообщали сотни раз самые разные СМИ. Следует лишь заметить, что, на самом деле, подготовить такую собаку — дело весьма непростое. Судите сами — подобный пес должен обладать повышенной стрессоустойчивостью, развитым интеллектом, способностью к максимальной концентрации на поиск объекта (чтобы не отвлекаться на посторонние запахи), флегматичным характером и идеальной дисциплинированностью. И к тому же обладать весьма чувствительным носом и хорошей памятью. Неудивительно, что подобных собак всегда не так-то уж и много.

Читайте также: О том, как собака стала "полицейским"

Кроме того, основная проблема, возникающая при работе с подобными собаками, состоит в том, что они достаточно быстро устают. В идеале четвероногий сапер должен работать не более четырех часов, поскольку после данного срока вероятность того, что он безошибочно определит взрывчатку, существенно понижается. Также следует учитывать еще и то, что собака — существо достаточно крупное, смертник может заметить ее издалека и изменить свой маршрут. Да и подготовка подобных собак обходится достаточно дорого — для того чтобы получить одного идеального четвероногого сапера в России, нужно потратить не менее 50 тысяч рублей.

Фото: AP

И вот недавно израильская компания BioExplorers разработала принципиально новую систему обнаружения взрывчатки и наркотиков. В качестве детекторов ученые в этот раз решили использовать… обычных мышей (Mus musculus). По мнению исследователей, эти грызуны способны распознавать запахи, которые издают взрывчатые вещества, не хуже, а даже в несколько раз лучше собак. Кроме того, они достаточно быстро обучаются — на то, чтобы научить мышей узнавать один запах, уходит всего лишь десять дней (у собак — несколько недель), а следующие ароматы они разучивают за более короткий срок.

По словам главного разработчика системы Эрана Лумбросо, мышей учат бояться специальных запахов так же сильно, как они боятся хищников. Причем делают это с помощью старых проверенных методов — дают мышке понюхать тряпочку, пропитанную нужным запахом, и одновременно закрепляют полученные знания слабым ударом тока. В результате через некоторое время грызуны бросаются в бегство уже при самых ничтожных концентрациях данного вещества в воздухе.

После этого "ученых" мышей сажают в специальную свето- и звуконепроницаемую коробочку (чтобы их больше ничто не смогло испугать), внутри которой расположены три камеры. В каждую из них помещают не более восьми мышей. Воздух в эти отсеки подается снаружи через систему вентиляции.

Как только мыши улавливают запах взрывчатки или наркотиков, они бегут в соседний отсек, в результате чего и срабатывает инфракрасный датчик тревоги (считающий количество зверьков). Чтобы исключить случайные сигналы, для срабатывания необходимо, чтобы сбежало как минимум две мыши. Через каждые четыре часа грызунов заменяют на новых, иначе они устанут и эффективность работы понизится.

Данный комплекс уже прошел испытание в одном из торговых центров Тель-Авива. Мышам удалось вычислить 22 человека, специально подосланных с муляжами взрывчатки. При этом было выяснено, что грызуны в состоянии запомнить до 15 вариантов запахов взрывчатки (собаки запоминают лишь 11 запахов).

Итак, преимущества данного детектора очевидны — дешевизна (на подготовку каждой мыши тратится менее 50 долларов США), компактность и невидимость для смертников (вряд ли кто-нибудь заподозрит в простой черной коробочке детектор) и большая эффективность работы мышей по сравнению с собаками. Правда мышиный век недолог, и поэтому через каждые полтора-два года, когда старые саперы умрут от старости, придется подготавливать следующую партию "умных" мышей. Однако, как было сказано выше, это можно сделать очень быстро.

Читайте также: Крысы-саперы никогда не ошибаются

Американские ученые решили привлечь к борьбе с террористами… растения. Биолог Джун Медфорд из Университета штата Колорадо сейчас работает над созданием органических датчиков, которые будут располагаться на листьях и стеблях.

"Растения не могут убежать и спрятаться от угрозы, — объясняет свою идею Медфорд, — но все-таки они должны как-то реагировать на нее и иметь для этого особые природные механизмы". Биолог имеет в виду различные рецепторы (чаще всего это специальные белки), которые реагируют на естественные угрожающие раздражители. Например, если жук жует листья, растение испускает серию химических сигналов, в качестве носителей которых выступают вещества, называемые терпеноидами, которые уплотняют кутикулу листа и тем самым защищают растение.

Медфорд и ее коллеги разработали компьютерную модель, которая демонстрирует процессы реакции рецепторов на различные раздражители и позволяет конструировать белок, предназначенный для обнаружения взрывчатки и других химических агентов. По словам исследователей, им уже удалось создать подобный белок, потом сконструировать ген, его кодирующий, и вставить этот ген в клетки растения. В результате были созданы генетически модифицированные растения, которые становятся белыми, когда вступают в контакт с летучими веществами, испускаемыми тротилом.

Однако эти эксперименты пока проводятся только в лаборатории, где количество света постоянно, нет ветра, дождя, насекомых и других "отвлекающих" факторов. По оценкам Джун Медфорд, технологию растительных датчиков, работающих в полевых условиях, удастся создать не ранее чем через три-четыре года. Однако некоторые ученые сомневаются в том, что работа подобного детектора будет достаточно эффективной — ведь растения реагируют на все достаточно медленно, поскольку нервной системы у них нет.

Тем не менее, исследователи надеются, что им также удастся путем новых генетических модификаций повысить и скорость реакции этого уникального фитодетектора. Если это получится, то ситуация, когда террорист, спрятавший бомбу в сумке, пройдет мимо неприметного цветочного горшка и вдруг зеленые листья растения станут белыми, уже в ближайшем будущем станет вполне обычной…