بعد از وقوع بلایی طبیعی مانند سیل و زلزله همواره یکی از موارد مهم رسیدگی سریع به مصدومینی است که زیر خروار ها آوار پنهان شده اند و مهمترین عامل برای نجات این افراد، رسیدگی سریع و از دست ندادن زمان است. در این مطلب می‌خواهیم با رادار مایکرویوی آشنا شویم که ناسا اولین بار برای استفاده در فضا آن را طراحی کرده بود و سپس در طی زلزه های بزرگ اخیر در ژاپن، نپال و اکوادور توانسته جان بسیاری از افراد را نجات دهد.
سیستم نجات جان جدید ناسا ابتدا برای استفاده در فضا طراحی شده بود که بتواند امواجی که توان بسیار بسیار پایینی دارد را شناسایی کند ولی از آنجایی که بسیاری از محصولات و تکنولوژی هایی که ناسا به آنها دست یافته است روزی در زندگی روی زمین هم راهگشای بسیاری از مشکلات بشر بوده اند، این تکنولوژی هم برای اولین بار در زلزله های بزرگ سالیان اخیر در نپال، اکوادور و ژاپن مورد استفاده قرار گرفته که توانسته موفقیت های بسیار خوبی را نیز نتیجه دهد. در ادامه مطلب خلاصه ای از مصاحبه ای که وبلاگ MathWorks با آقای جیم لوکس، مدیر پروژه رادار FINDER انجام شده است را با هم می‌خوانیم. دستگاهی که در زلزله ی اخیر در نپال از آن استفاده شد. در حال حاضر دو شرکت با ناسا در این زمینه همکاری می‌کنند؛ شرکت SpecOps به عنوان اولین همکار در ژاپن و شرکت R4 دومین همکار ناسا است که وظیفه انجام امور پروژه FINDER را در اکوادور بر عهده دارد.
استفاده از FINDER در جریان زلزله نپال
یک سال پیش زلزله ای به قدرت 7.8 درجه در مقیاس ریشتر، مناطق گسترده ای از کشور نپال را لرزاند که بنابر گزارش CNN در این زلزله تعداد کشته های حادثه به 8000 نفر می‌رسید و علاوه بر آن 17800 نفر نیز مصدوم شده بودم. اما همانطور که می‌دانید وقتی که بلایای طبیعی اتفاق می‌افتند کار اصلی تیم های نجات تازه شروع می‌شود و آن گاه است که هزاران نفر زیر آوار های گیر افتاده اند و اگر زمان زیادی بگذرد و دیر به آنها کمک شود دیگر فایده ای ندارد و جان این افراد هم از دست خواهد رفت. پس هر چه بتوان سریعتر به کمک افراد شتافت، شانس زنده ماندن آنها بیشتر خواهد بود. اما سوال اصلی این است که تیم های نجات باید از کجا بدانند که مصدومین در کدام نقاط قرار دارند و دقیقاً کدام محل ها باید خاک برداری شده و یا مورد جستجوی دقیق تر قرار بگیرند؟
حال برگردیم سر موضوع خودمان. دستگاه FINDER در واقع جستجوی مصدومین را بسیار بیشتر از چیزی که در زمان حال می‌توانیم برای ما تسهیل می‌کند. این دستگاه به تیم های نجات اجازه می‌دهد بدون نیاز به حفر و خاکبرداری مکان، ضربان قلب و تنفس افرادی که زیر آوار قرار دارند را شناسایی کند و برای اولین بار در روستای چائوتارا در نپال و چند ساختمان که به صورت کامل فروریخته بودند، مورد استفاده قرار گرفته است. در همین زمینه آقای برایان کلارک هاوارد از موسسه نشنال جئوگرافیک این مورد را تصدیق کرده اند که دستگاه FINDER ناسا توانسته ضربان قلب 4 نفر را که زیر آوار گسترده این ساختمان ها گرفتار شده بودند را تشخیص داده و با کمک تیم های نجات این 4 مرد توانستند از زیر آوار خارج شده و نجات پیدا کنند.
Finding Individuals for Disaster and Emergency Response که به اختصار FINDER نامیده می‌شود راداری قابل حمل و چند کاناله است که در غالبی مانند چمدان های مسافرتی قرار می‌گیرد و به صورتی طراحی شده که ضربان قلب فردی را که زیر آوار تا 30 فوت (9.144 متر) قرار دارد را شناسایی کند. FINDER دستگاهی است که برای نجات جان انسان ها طراحی شده است و این برای اولین بار است که این دستگاه در این ابعاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما در ادامه مصاحبه ترتیب داده شده با آقای جیم لوکس، یکی از مسئولین این پروژه را خواهیم خواند.
- پروژه FINDER چگونه شکل گرفته گرفت؟
پروژه ی FINDER زمانی که FEMA (آژانس مدیریت حوادث غیر مترقبه فدرال) به دنبال ابزاری بود که در حوادث عظیم بتوان از آن برای کمک به مصدومین استفاده کرد؛ حوادثی مانند زلزله هائیتی که در آن صدها مصدوم زیر خرابه های ساختمان ها گرفتار شده اند. آنها دنبال چیزی می‌گشتند که آن را در دست بگیرند و در خیابان های محل حادثه حرکت کرده و از طریق آن متوجه شوند که در کدام ساختمان مصدومی وجود دارد و در کدام نه.
- خب حالا FINDER چگونه کار می‌کند؟
این دستگاه راداری است که ابتدا امواجی را به منطقه ای که به آن نشانه گرفته شده است ارسال می‌کند و سپس با بررسی تغییراتی که در سیگنال های دریافتی صورت می‌گیرد متوجه می‌شود که آیا این تغییرات متعلق به موجود زنده است یا نه. در این دستگاه دو دسته تغییرات قابل شناسایی هستند. اولی ضربان قلب (با تغییرات 1 میلی‌متر) و دومی تنفس (با تغییرات 1 سانتی‌متر) است. البته این دستگاه توانایی این را دارد که حرکات و تنفس انسان و حیوانات را نیز از هم تمیز دهد.
- چقدر زمان طول کشید که دستگاه FINDER که در نپال استفاده شد را بسازید؟
ما به صورت واقعی کار بر روی پروژه را از پاییز سال 2012 آغاز کردیم و نمونه اولیه دستگاه خودمان را ژانویه 2013 آماده کردیم. این نمونه اولیه هم برای آزمون برای اولین بار در شهر Fairfax County در ویرجینیا و زمین های سنگلاخی موجود در این منطقه مورد استفاده قرار گرفت و بعد از آن در طی انجام تغییرات اولیه در سپتامبر 2013 نیز دوباره برای مرحله دوم آزمون ها از آن استفاده شد. اما نسخه هایی از این دستگاه که به نپال برده شدند کمی با نسخه های اولیه متفاوت بودند که برای کاربری آسان تغییراتی در آنها داده شده بود اما طراحی اولیه همچنان یکسان و ثابت است.
- سخت افزار مورد استفاده در این دستگاه شامل چه مواردی می‌شود؟
خب بدنه اصلی که به شکل چمدان های مسافرتی طراحی شده و هدف از آن قابل حمل بودن دستگاهی است که شامل یک رادار و یک تبلت که وظیفه ی پردازش اطلاعات را بر عهده دارد است. بدنه پلیکان (بدنه مقاوم و سخت برای قرار گرفتن دستگاه های خاص جهت حمل) نیز شامل 5 مدول RF برای استفاده به عنوان رادار است؛ یک فرستنده و 4 گیرنده که هر کدام از آنها یک میکروکنترلر، قطعات RF و آنتن های خاص خود را دارند. در نهایت آنها به یک پردازنده اطلاعات متصل می‌شوند که یک گیرنده GPS و یک دوربین هم به آن متصل شده است. البته این رادار قابلیت این را هم دارد که برای برقرار ارتباط از مدول Wi-Fi نیز استفاده کند.
- در مورد نرم افزار این دستگاه نیز صحبت کنید.
اگر بخواهیم ساده بگوییم، ما مجموعه ای بسیار گسترده از نرم افزارها را برای این دستگاه مورد استفاده قرار داده ایم. اولین برنامه های مورد نیاز برای این پروژه را در بستر نرم افزار MATLAB نوشتیم و با انجام شبیه سازی ها در این نرم افزار نتایج اولیه را بدست آوردیم. سپس برنامه های کمکی را به زبان FORTRAN نوشتیم تا بتوانیم محیط شبیه سازی شده را در نرم افزار MATLAB مورد استفاده قرار دهیم و نمودار ها و نتایج کار را بررسی کنیم. در حال حاضر هم برنامه ای که برای این دستگاه استفاده می‌شود روی بُرد های Teensy 3.1 (بردهای پردازشی کامل مانند Arduino که توسط وبسایت PJRJ توسعه داده می‌شوند) سوار شده است و به زبان های C/C++ نوشته شده است و در نهایت مشخصات مصدوم شناسایی شده نیز روی نرم افزار MATLAB که روی تبلت موجود در دستگاه نصب شده مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- دیگر کاربردهای FINDER چیست؟
علاوه بر استفاده در شناسایی و نجات مصدومین زیر آوار، FINDER می‌تواند در مواردی مانند محبوسین در زیر برف ناشی از بهمن نیز مورد استفاده قرار گیرد. در یک بهمن محدوده ای وسیع برای بررسی و شناسایی وجود دارد و تکنولوژی های جستجوی کنونی چندان نمی‌تواند مفید واقع شود و معمولاً عملیات شناسایی بسیار زمان بر هستند ولی با استفاده از FINDER زمان شناسایی می‌تواند به نحو چشمگیری کاهش پیدا کند و درصد احتمال نجات دادن محبوسین هم به طبع کاهش پیدا کند.
- آیا از FINDER می‌توان در فضا نیز استفاده کرد؟
بله، FINDER در فناوری های فضایی هم می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد. یکی از کاربردی ترین موارد استفاده از رادار می‌تواند در شناسایی نوسانات و ضربانات قلب یک فضانورد با استفاده از سنسور های غیر تماسی به بدن او باشد. این مورد در واقع استفاده بسیار وسیعی دارد و ما همواره به فکر این بوده ایم که برای شناسایی و بررسی علائم حیاتی فضانوردان به سیستمی نیاز داریم که کوچک باشد، توان زیادی نیاز نداشته باشد و علاوه بر آن بدون تماس با بدن بیمار و با فاصله از آن با استفاده از یک سیستم ساده پردازشی بتواند این علائم را بررسی کرده و در اختیار سایر قسمت ها قرار دهد. به همین منظور استفاده از رادار ها در ابعاد کوچک می‌تواند بسیار کارا و البته دقیق باشد و سیستم FINDER هم دقیقاً همان چیزی است که می‌تواند همه این موارد را با هم داشته باشد؛ سیستمی که میدان دید وسیعی دارد، کاربری آن آسان است و دقت اندازه گیری و سرعت آن هم بسیار زیاد است و علاوه بر آن می‌تواند در فضا تا فواصل وسیع (تا 100 متر و دور تر از آن) مورد استفاده قرار بگیرد.
دوستان عزیز در این مطلب به صورت خلاصه مصاحبه با آقای لوکس را خواندیم و شما می‌توانید برای مطالعه کامل آن به این لینک مراجعه کنید.
همانطور که دیدید باز هم شاهد نمونه ای بسیار جالب از کاربردهای فناوری های فضایی در زندگی بشر بودیم. قطعاً دانش فضایی و اینکه ما تکنولوژی ها را برای کار در آن شرایط سخت در فضا و با کاربردهای خاص تولید می‌کنیم بی فایده نیستند و فقط در همان ابعاد و نقاط مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. این زمین است که به فناوری فضایی احتیاج پیدا می‌کنند و هر چه انسان دامنه تحقیقات پیشرفت خود را وسیع تر کند، روز به روز کاربردهای دیگر آن روی زمین هم بیشتر خواهد شد و بیشتر به کار خواهد آمد.
منبع: blogs.mathworks.com
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت