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Il radar metamateriale può migliorare la visione di auto e droni
In questi giorni molte persone giocano con piccoli droni nei loro cortili. Tom Driscoll, cofondatore e chief technology officer di una startup chiamata Ecodina , potrebbe essere l'unico il cui quadrirotore racchiude il tipo di radar sofisticato utilizzato sui jet da combattimento. L'abbiamo volato in giro, abbiamo evitato le collisioni e abbiamo agganciato uno dei nostri ingegneri e lo abbiamo seguito nel mio cortile, dice Driscoll.
Gli strumenti radar che possono essere utilizzati in questo modo sono normalmente ingombranti ed estremamente costosi. Echodyne sta lavorando su un dispositivo abbastanza compatto ed economico per essere ampiamente utilizzato.
I sistemi radar funzionano inviando onde radio e utilizzando gli echi che rimbalzano per creare l'immagine di un oggetto. Alcuni sistemi radar utilizzano l'elettronica per guidare attivamente le loro onde radio in uscita, invece di spazzare meccanicamente un raggio in uno schema fisso. Ciò consente loro di scansionare contemporaneamente il cielo alla ricerca di oggetti e di tracciare quelli specifici con un'elevata precisione. Ma i complessi dispositivi normalmente necessari per orientare le onde radio, noti come sfasatori, rendono questo radar a scansione elettronica costoso e ingombrante.
Questo foglio di metamateriale economico può essere utilizzato per orientare i raggi radar.
Il drone di Driscoll trasporta uno strumento radar a scansione elettronica che non ha uno sfasatore convenzionale. Le onde radio in uscita sono guidate con un dispositivo molto più semplice, costruito utilizzando tecniche mutuate da un'area di ricerca relativamente nuova sui cosiddetti metamateriali.
I metamateriali forniscono un modo per aggirare molte delle limitazioni fisiche che hanno precedentemente definito il modo in cui gli ingegneri potrebbero controllare le onde radio, luminose e sonore. Ad esempio, mentre le lenti convenzionali necessitano della loro forma caratteristica per mettere a fuoco i raggi luminosi, una lente metamateriale può piegare la luce allo stesso modo pur essendo perfettamente piatta.
I metamateriali sono costituiti da strutture ripetute che sono più piccole della lunghezza d'onda della radiazione elettromagnetica manipolata. Echodyne crea i suoi metamateriali tracciando schemi ripetuti di cablaggio in rame su un normale circuito stampato.
Questo drone ha un avanzato radar a scansione elettronica a bordo, attrezzature solitamente troppo ingombranti e costose per imbarcazioni così piccole.
Una scheda con più strati di tale cablaggio può dirigere i raggi radar. Inoltre, l'applicazione di tensioni diverse ad alcune parti del cablaggio consente di controllare attivamente il raggio come farebbe uno sfasatore. Qualsiasi produttore di circuiti stampati potrebbe produrli, afferma Driscoll.
I sistemi radar utilizzati dai militari in genere partono da circa $ 100.000, afferma Eben Frankenberg, CEO e un altro cofondatore di Echodyne. Dice che la sua azienda spera di produrre in serie sistemi radar compatti che costino solo centinaia o migliaia di dollari.
Driscoll afferma che ciò potrebbe trasformare il radar a scansione in un sensore standard per veicoli e robot. Alcuni prototipi di auto a guida autonoma, tra cui Google, utilizzano sensori laser rotanti per osservare il mondo che li circonda in 3-D. Questa tecnica può mappare il mondo con una risoluzione molto alta, ma la sua portata diminuisce in caso di nebbia o neve. Il radar non ha questa limitazione, afferma Driscoll.
Echodyne prevede anche di offrire i suoi sistemi ai militari e di sostituire i radar già in uso in commercio: le antenne rotanti viste sui traghetti e altre barche che creano semplici mappe spostando un raggio intorno, ad esempio, o i piccoli sensori fissi in alcuni automobili che consentono a un sistema di controllo automatico della velocità adattivo di mantenere una distanza di sicurezza dall'auto che precede.
Echodyne è stato creato dalla società di licenza di brevetto Imprese intellettuali . Nel 2013, Intellectual Ventures ha creato un'unità dedicato alla costruzione di un portafoglio di brevetti per i metamateriali e per capire come commercializzarli. Echodyne ha anche ricevuto finanziamenti per investimenti dal cofondatore di Microsoft Bill Gates e da una società di venture capital Madrona Venture Group .
David Smith , professore alla Duke University che ricerca metamateriali e ha lavorato con Intellectual Ventures, afferma che l'approccio di Echodyne fornisce modi molto flessibili per controllare le onde radio. La sfida più grande dell'azienda, afferma, è quella di realizzare sistemi radar completi in grado di competere sul mercato. Ciò significa eguagliare le prestazioni dei sistemi di fascia alta utilizzati oggi dai militari per avere successo nel mercato della difesa e controllare attentamente i costi per le applicazioni nell'industria automobilistica.