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Weniger Fehlalarme

Laser-Interferometrie - Über 100 Millionen Landminen wurden in Kriegsgebieten weltweit bereits vergraben. Rund 60 Millionen davon stecken immer noch irgendwo im Boden. Weil Metalldetektoren zu häufigen Fehlalarmen neigen, tüfteln US-Forscher seit Jahren an einem laser-akustischen Verfahren.

Von Ralf Krauter | 24.05.2011

Landminen aufspüren ist ein kostspieliges, zeitraubendes und gefährliches Unterfangen. Eines der Hauptprobleme dabei: Gängige Metalldetektoren, die vergrabenes Metall mit elektromagnetischen Feldern aufspüren, schlagen viel zu häufig Alarm. Neben Minen erscheint ihnen auch jeder harmlose Metallsplitter im Boden verdächtig. Auf jede detektierte Mine kommen deshalb hunderte Fehlalarme.

Der aus Weißrussland stammende Forscher Dr. Vyacheslav Aranchuk von der University of Mississippi aus den USA arbeitet daran, das zu ändern. Seit einigen Jahren tüftelt er mit Kollegen an einer Methode, um Landminen akustisch aufzuspüren. Das Geld dazu kommt vom US-Militär.

"Unser System ist auf einem Elektrofahrzeug montiert. Es besteht aus einem Computer, einem Lautsprecher und einem laserbasierten Vibrationsmessgerät. Wir fahren das System an eine verdächtige Stelle und drücken ein paar Knöpfe. Dann beginnen Laserstrahlen den Boden abzutasten, während wir diesen mit Schallwellen zu Schwingungen anregen."

50 mal 50 Zentimeter misst die Box, mit der die US-Forscher den Boden beschallen. Die Tonhöhe variieren sie dabei im hörbaren Bereich zwischen 100 und 300 Hertz. Ein Teil der Schallenergie wird vom Untergrund absorbiert und lässt diesen kaum spürbar vibrieren. Wie stark dieses Zittern ausfällt, hängt davon ab, ob eine Mine darin steckt. Um sie aufzuspüren, kommt es deshalb darauf an, feinste Schwingungen zu erfassen. Und dabei helfen die Laserstrahlen.

Laser-Interferometrie, so heißt das Messverfahren, bei dem überlagerte Lichtstrahlen als Präzisionslineale fungieren. Die US-Forscher benutzen insgesamt 16 davon, um den Abstand zum Boden mit einer Genauigkeit von einem milliardstel Meter zu messen und so ein hoch aufgelöstes Schwingungsbild der Oberfläche zu zeichnen.

"Wenn irgendwo im Boden eine Mine steckt, sehen wir bei einer bestimmten Schallfrequenz einen roten Punkt auf der Vibrationskarte. Das bedeutet, dass der Boden an dieser Stelle deutlich stärker schwingt, als anderswo - ein Zeichen dafür, dass hier ein künstliches Objekt vergraben ist."

Weil Minen Boxen mit beweglichen Teilen darin sind, werden sie von bestimmten Schallwellen zu resonanten Schwingungen angeregt. Steine oder Metallsplitter zeigen keine solchen Resonanzen, lassen den Boden über sich viel schwächer zittern und liefern deshalb kein Signal.

"Die akustische Landminen-Detektion ist verglichen mit Metalldetektoren und Bodenradarsystemen sehr langsam. Wir brauchen 20 Sekunden, um einen Quadratmeter Boden abzusuchen. Aber unsere Methode hat zwei Vorteile: Sie entdeckt so ziemlich jede vergrabene Mine und sie produziert kaum Fehlalarme. Das Szenario, das uns vorschwebt, ist deshalb eine Kombination von Messmethoden. Für die Grobsuche verwendet man Metalldetektoren. Und an den Stellen, wo diese etwas Verdächtiges entdecken, kommt dann unser akustisches Gerät zum Einsatz - um zu entscheiden, ob da tatsächlich eine Mine steckt oder nur ein harmloses Stück Schrott."

Feldwege, Schotterstraßen und Sandpisten ließen sich so einmal effizienter auf alle gängigen Minentypen absuchen als heute, glauben die Forscher aus Mississippi. Beim Feldtest auf einem Versuchsgelände der US-Army entdeckte der schallbasierte Sensor 95 Prozent aller vergrabenen Landminen und schlug beim Absuchen eines 30 Quadratmeter großen Areals nur einmal falschen Alarm.

Für den Einsatz in Krisengebieten müsste die akustische Minensuche allerdings noch schneller werden. Der Weg dorthin ist klar: Statt mit den bislang 16 Lichtstrahlen müsste der Laserscanner den Boden zeitgleich mit hunderten Laserlinealen abtasten. Die Vorbereitungen dafür laufen bereits.