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    Come funzionano gli scanner a onde millimetriche
    Il paio di mutande che hanno cambiato la sicurezza dell'aeroporto nel dicembre 2009. Ovviamente è possibile individuare il pacchetto di polvere rimosso dalle mutande di Abdulmutallab. ABC News via Getty Images

    Il giorno di Natale del 2009, Umar Farouk Abdulmutallab ha cercato di far esplodere esplosivi in ​​mutande su un volo da Amsterdam a Detroit. Come tutti gli altri atti terroristici successivi all'11 settembre che coinvolgono aeroplani, Il tentativo fallito di Abdulmutallab ha portato a nuove tecniche e tecnologie di screening dei passeggeri.

    Entro dicembre 2010, la Transportation Security Administration (TSA) aveva introdotto 500 scanner per tutto il corpo - quelli che l'agenzia governativa degli Stati Uniti chiama unità di tecnologia di imaging avanzata - negli aeroporti di tutto il paese. Tutti gli scanner fanno la stessa cosa:rilevano minacce metalliche e non metalliche, comprese le armi, esplosivi e altri oggetti, nascosto sotto strati di vestiti. Ma usano tecnologie completamente diverse.

    Un tipo di scanner si basa su qualcosa noto come tecnologia backscatter. Macchine a retrodiffusione utilizzare un dispositivo chiamato collimatore per produrre un flusso parallelo di raggi X a bassa energia, che passano attraverso una fessura e colpiscono un passeggero in piedi nella macchina. Un singolo scanner include due sorgenti di radiazioni in modo che sia possibile visualizzare sia la parte anteriore che quella posteriore della persona. Le immagini si formano quando i raggi X, che penetrano i vestiti, rimbalzare sulla pelle della persona e tornare ai rilevatori montati sulla superficie della macchina. La radiazione rimbalza anche sulle armi, esplosivi o altre minacce nascoste negli indumenti o appoggiate sulla pelle.

    L'altro tipo di scanner utilizza una tecnologia concorrente nota come onda millimetrica ( mmw ) imaging . Queste macchine funzionano secondo gli stessi principi, tranne che emettono un tipo speciale di microonde, non ai raggi X. Due trasmettitori rotanti producono le onde mentre un passeggero rimane fermo all'interno della macchina. L'energia passa attraverso i vestiti, rimbalza sulla pelle della persona - così come qualsiasi potenziale minaccia - e poi ritorna a due ricevitori, che inviano immagini, davanti e dietro, ad una postazione operatore.

    Sfortunatamente, ciò che avrebbe dovuto alleviare le preoccupazioni del pubblico ha solo causato agitazione e ansia - tra i passeggeri, piloti e agenti TSA. Molte persone hanno espresso preoccupazione per i rischi per la salute del processo di scansione per entrambe le tecnologie. Quanta radiazione producono queste macchine? Come si confronta con i dispositivi di imaging medico? Ed è sufficiente per aumentare i tassi di cancro nella popolazione generale? Poi ci sono le domande sulla privacy. Gli agenti della TSA possono vedere frammenti che non dovrebbero vedere? E archiviano o archiviano mai le scansioni invece di eliminarle immediatamente?

    La fretta di rispondere a queste domande ha generato una serie di miti e malintesi. È quasi come se scanner per tutto il corpo, macchine capaci di scrutare nel profondo della nostra anima (o almeno sotto i nostri vestiti), sono essi stessi opachi. In realtà, loro non sono. Sfruttano principi scientifici ben compresi che esistono da anni. Alziamo il sipario sugli scanner a onde millimetriche per capire come funzionano e come vengono utilizzati negli aeroporti di tutto il mondo.

    Contenuti
    1. Tecnologia delle onde millimetriche
    2. Il processo di scansione MMW
    3. Preoccupazioni e obiezioni agli scanner a onde millimetriche
    4. Altre applicazioni della tecnologia delle onde millimetriche

    Tecnologia delle onde millimetriche

    Assumi la posizione, la posizione di scansione del corpo di sicurezza dell'aeroporto che è. Questo volontario si trova all'interno di uno scanner a onde millimetriche presso la struttura di integrazione dei sistemi della TSA all'aeroporto nazionale Ronald Reagan il 30 dicembre. 2009. Chip Somodevilla/Getty Images

    Prima di entrare in uno scanner a onde millimetriche, dobbiamo fare un passo indietro e rivedere alcune informazioni di base su radiazioni elettromagnetiche , che esiste in natura come onde di energia formate sia da campi elettrici che magnetici. Queste onde viaggiano attraverso lo spazio e sono disponibili in una varietà di dimensioni, o lunghezze d'onda. Raggi gamma, Per esempio, avere una lunghezza d'onda dell'ordine di 0,000000000001 metri, o 0,000000001 millimetri. raggi X, che corrono un po' più grandi, avere una lunghezza d'onda dell'ordine di 0.0000000001 metri, o 0,0000001 millimetri. E le onde luminose visibili misurano circa 0.000001 metri, o 0,001 millimetri. L'intera collezione di onde, su tutte le frequenze, è noto come spettro elettromagnetico .

    Consideriamo ora un'onda che cade esattamente in un intervallo compreso tra 0,001 metri (1 millimetro) e 0,01 metri (10 millimetri). Gli scienziati si riferiscono all'energia in questo minuscolo frammento dello spettro elettromagnetico come radiazione di onde millimetriche . Le onde millimetriche hanno una varietà di usi, ma sono particolarmente importanti nelle trasmissioni radiofoniche e telefoniche. E, perché le lunghezze d'onda delle onde millimetriche sono grandi rispetto alle fibre naturali e sintetiche, tendono a passare attraverso la maggior parte dei materiali, come abbigliamento, rendendoli un candidato ideale per le tecnologie di scansione.

    Gli scanner a onde millimetriche producono le loro onde con una serie di piccoli, trasmettitori a forma di disco impilati l'uno sull'altro come vertebre in una colonna vertebrale. Una singola macchina contiene due di questi stack, ciascuno circondato da un guscio protettivo curvo noto come a radome , collegati da una barra che fa perno attorno a un punto centrale. Ogni trasmettitore emette un impulso di energia, che viaggia come un'onda verso una persona in piedi nella macchina, passa attraverso i vestiti della persona, si riflette sulla pelle della persona o su oggetti solidi e liquidi nascosti e poi torna indietro, dove il trasmettitore, ora agisce come un ricevitore, rileva il segnale. Poiché ci sono diversi dischi trasmettitore/ricevitore impilati verticalmente e poiché questi stack ruotano attorno alla persona, il dispositivo può formare un'immagine completa, dalla testa ai piedi e dalla parte anteriore a quella posteriore.

    È compito del software nel sistema scanner interpretare i dati e presentare un'immagine all'operatore TSA. Il software crea un 3-D, bianco e nero, sagoma a corpo intero del soggetto. Impiega anche una funzione nota come riconoscimento automatico del bersaglio , o ATR , il che significa che può rilevare le minacce ed evidenziarle per una facile identificazione. La tecnologia ATR è in grado di rilevare liquidi, gel, plastica, polveri, metalli e ceramiche, così come esplosivi standard e fatti in casa, droga e denaro.

    Il software ATR fa anche qualcos'altro. Uno scanner senza questo software forma immagini che rivelano la topografia unica di una persona, ma in un modo che sembra un prototipo di grafite rozzamente formato. In altre parole, puoi vedere alcune caratteristiche fisiche, ma non con gli stessi dettagli degli scanner Superman o backscatter, entrambi i quali possiedono una visione a raggi X. Uno scanner a onde millimetriche con software ATR produce un profilo generico di una persona - esattamente lo stesso per tutti - evidenziando eventuali aree che potrebbero richiedere uno screening aggiuntivo.

    Il processo di scansione MMW

    Questo monitor all'aeroporto di Las Vegas nel febbraio 2011 mostra il software di riconoscimento automatico del bersaglio responsabile della creazione di una visualizzazione generica del corpo di una persona. Confronta quella visuale con l'immagine mmw più dettagliata del corpo nella pagina successiva. Ethan Miller/Getty Images

    Gli scanner a onde millimetriche non sono metal detector. In realtà sbirciano attraverso i vestiti per cercare oggetti metallici e non metallici che un individuo potrebbe cercare di nascondere. Per avere una buona visuale è necessario che i passeggeri che entrano nello scanner seguano determinate procedure. Ecco cosa puoi aspettarti se inserisci uno degli scanner da circa 600 mmw in uso negli aeroporti degli Stati Uniti nel 2012:

    1. Primo, dovrai togliere tutto dalle tasche, così come la tua cintura, gioielleria, cordini e cellulare. Ciò garantisce che lo scanner non vedrà questi elementi e li contrassegnerà come sospetti e ti eviterà di dover sostenere ulteriori controlli dopo l'uscita dalla macchina.
    2. Prossimo, camminerai su una breve rampa d'ingresso ed entrerai nel portale di imaging, che assomiglia molto a una cabina telefonica sovradimensionata.
    3. fermo, alzerai le braccia, piegato ai gomiti, mentre le doppie antenne ruotano intorno al tuo corpo.
    4. poi uscirai, a sinistra del palco, come un agente TSA guarda i risultati della tua scansione su un monitor collegato alla macchina.
    5. L'agente della TSA vede una delle due cose. Se lo scanner rileva qualcosa di sospetto, visualizzerà un contorno generico di una figura umana con l'oggetto sospetto indicato da un riquadro giallo. Se lo scanner non trova nulla, visualizzerà la parola "OK" senza immagine.

    In entrambi i casi, la scansione richiede meno di 10 secondi e non richiede nulla di doloroso o imbarazzante. Ma se ritieni fortemente che la scansione di tutto il corpo di una macchina a onde millimetriche violi la tua privacy, puoi disattivare il processo di screening. Desideri, però, ricevere uno screening alternativo, compresa una perquisizione fisica.

    Secondo la TSA, la maggior parte delle persone preferisce il processo di scansione a un esame fisico. Infatti, oltre il 99 percento dei passeggeri sceglie di essere sottoposto a screening con questa tecnologia rispetto a procedure di screening alternative [fonti:TSA]. E le persone con articolazioni artificiali o altri dispositivi medici impiantati apprezzano ancora di più gli scanner mmw perché non devono preoccuparsi dei falsi positivi associati ai metal detector vecchio stile.

    Preoccupazioni e obiezioni agli scanner a onde millimetriche

    Rispetto alla sagoma generica del corpo che hai appena visto, questa immagine prodotta con l'introduzione degli scanner mmw nel dicembre 2009 fornisce molti più dettagli. Chip Somodevilla/Getty Images

    Non appena la TSA ha iniziato a installare scanner a onde millimetriche, il pubblico ha cominciato a fare domande, principalmente legati alla privacy e alla sicurezza. Nella prima categoria, le persone si opponevano all'idea che estranei sbirciassero sotto i loro vestiti per vedere dettagli intimi o rivelare prove di mastectomie, apparecchi per colostomia, protesi peniene e tubi del catetere. Un rappresentante dell'American Civil Liberties Union ha descritto l'imaging di tutto il corpo come "nient'altro che una perquisizione elettronica".

    Per sedare il tumulto, la TSA ha introdotto diverse precauzioni sugli scanner mmw. Uno di quelli, come abbiamo già discusso, comporta l'installazione di un software di riconoscimento automatico del bersaglio su un certo numero di macchine. Il software rende ogni soggetto come uno schema generico, con aree sospette evidenziate. E se non rileva nulla di sospetto in una scansione, visualizza la parola "OK" senza alcuna immagine. Per scanner senza software ATR, l'operatore della sicurezza che visualizza l'immagine risultante si trova in una posizione remota e comunica in modalità wireless con l'agente che gestisce la macchina. E nessuna macchina è in grado di memorizzare immagini. Ogni immagine viene eliminata automaticamente non appena il responsabile della sicurezza remota completa la sua ispezione. Detto ciò, cos'è una regola senza eccezioni? L'US Marshals Service non è riuscito a eliminare migliaia di immagini catturate con un sistema a onde millimetriche in un tribunale della Florida. Sì, migliaia [fonte:McCullagh].

    Certo, nessuna di queste misure protegge un passeggero dagli effetti dannosi delle onde stesse. Per fortuna, diversi studi hanno determinato che gli scanner a onde millimetriche rappresentano pochi rischi per i passeggeri, piloti o gli agenti della TSA che azionano le macchine. Le onde prodotte da questi scanner sono molto più grandi dei raggi X e sono della varietà non ionizzante. Le radiazioni ionizzanti hanno energia sufficiente per rimuovere gli elettroni dagli atomi, ma le onde radio, la luce visibile e le microonde non hanno questa capacità. Di conseguenza, non alterano la struttura delle molecole biologiche, come proteine ​​e acidi nucleici.

    Il problema più grande con gli scanner a onde millimetriche sembra essere l'alto numero di falsi allarmi. Possono essere ingannati da oggetti di dimensioni vicine alla lunghezza d'onda dell'energia. In altre parole, pieghe nei vestiti, bottoni e persino gocce di sudore possono confondere la macchina e farle rilevare ciò che pensa sia un oggetto sospetto. Quando la Germania ha testato gli scanner mmw, i funzionari della sicurezza hanno riportato un tasso di falsi positivi del 54%, il che significa che ogni altra persona che passava attraverso la macchina richiedeva una perquisizione che non trovasse armi o oggetti nascosti [fonte:Grabell e Salewski]. A causa di questi risultati deludenti, Francia e Germania hanno smesso di usare scanner a onde millimetriche, non lasciando loro alcuna buona alternativa per la scansione dei volantini.

    Altre applicazioni della tecnologia delle onde millimetriche

    Gli scanner a onde millimetriche hanno suscitato scalpore, ma onde simili ci circondano ogni giorno e ci aiutano a fare cose che ormai diamo per scontate. Per esempio, il tuo cellulare si affida alla tecnologia delle onde millimetriche per inviare e ricevere dati e chiamate. L'attività degli smartphone avviene tramite i satelliti di comunicazione, che ricevono segnali a microonde dalle stazioni di terra e poi li dirigono, come trasmissioni in downlink, verso più destinazioni. Ricorda che le onde elettromagnetiche sono disponibili in una gamma di lunghezze d'onda. Vengono anche in una gamma di frequenze, che è una misura di quante creste d'onda passano un certo punto ogni secondo. Le microonde utilizzate nelle comunicazioni satellitari sono ad altissima frequenza, o SHF, onde nell'intervallo da 3 gigahertz a 30 gigahertz (GHz).

    NEXRAD, o radar meteorologici di nuova generazione, utilizza anche onde nella gamma di 3 GHz per aiutare i meteorologi a fare previsioni meteorologiche. NEXRAD si basa sull'effetto Doppler per calcolare la posizione e la velocità della pioggia, neve e fronti meteorologici. Primo, un'unità radar emette un impulso di energia, che viaggia nell'aria fino a incontrare un oggetto, come una goccia di pioggia. Quindi l'unità ascolta l'eco, l'energia riflessa dall'oggetto. Inviando un flusso costante di impulsi e ascoltando gli echi, il sistema è in grado di creare un'immagine con codice colore del tempo in una particolare area.

    Gli astronomi sfruttano le onde ad altissima frequenza (EHF) nell'intervallo da 30 a 300 GHz per studiare la formazione di stelle e galassie a milioni di anni luce dalla Terra. Invece dei tradizionali telescopi che rilevano la luce, questi scienziati usano i radiotelescopi per "vedere" l'energia con lunghezze d'onda millimetriche e submillimetriche. Poiché le strutture a terra possono interferire con queste onde, i radiotelescopi sono generalmente posizionati in posizioni molto elevate. Per esempio, il Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy (CARMA) comprende 23 parabole radio nelle montagne Inyo vicino a Big Pine, Calif.

    Così, le onde millimetriche sono ben comprese e abbastanza comuni in una serie di applicazioni che usiamo regolarmente. Anche il forno a microonde della tua cucina brucia il cibo con una forma di energia proveniente da questa banda stretta dello spettro elettromagnetico. La sua adozione nella sicurezza aeroportuale è un'estensione naturale - e innocua - della tecnologia, soprattutto se si considera il tipo di disastro che si sta cercando di prevenire. A partire da novembre 2012, la TSA ha installato centinaia di scanner mmw negli aeroporti degli Stati Uniti e a livello internazionale, vengono utilizzati negli aeroporti e nei sistemi di trasporto di massa in diversi paesi, compreso il Canada, Paesi Bassi, Italia, Australia e Regno Unito.

    Molte più informazioni

    Nota dell'autore:come funzionano gli scanner a onde millimetriche

    Dato il lungo pedigree delle onde millimetriche e i progressi che hanno permesso in medicina, astronomia e meteorologia, Sono sorpreso che poche persone abbiano elogiato gli scanner mmw come pratici, strumento salvavita. Personalmente, Sono disposto a lasciare che le macchine mi guardino sotto i vestiti, purché catturino l'aspirante terrorista che cerca di salire sullo stesso aereo.

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