Φανταστείτε να στέκεστε στη μία πλευρά μιας μεγάλης κοιλάδας και να μπορείτε να διαβάσετε μια ετικέτα σε ένα μπουκάλι που βρίσκεται στον απέναντι λόφο, χωρίς να χρησιμοποιήσετε φωτογραφική μηχανή, τηλεσκόπιο ή κιάλια.

Ακούγεται σαν σκηνή από ταινία κατασκοπείας , σωστά; Λοιπόν, θα εκπλαγείτε αν μάθετε ότι επιστήμονες στην Κίνα μόλις το έκαναν πραγματικότητα. Έχουν αναπτύξει ένα νέο σύστημα που βασίζεται σε λέιζερ και μπορεί να εντοπίσει με σαφήνεια μικρές λεπτομέρειες, όπως κείμενο μεγέθους χιλιοστού, από απόσταση 1,36 χιλιομέτρων (περίπου 0,85 μίλια), η οποία απέχει περίπου 14 γήπεδα ποδοσφαίρου.

Αυτό το σύστημα απεικόνισης που βασίζεται σε λέιζερ θα μπορούσε να είναι πολύ χρήσιμο σε πολλούς τομείς. Για παράδειγμα, θα μπορούσε να επιτρέψει στους αρχαιολόγους να εξετάσουν αρχαία γλυπτά σε βράχους χωρίς να τα σκαρφαλώνουν και να βοηθήσει τους περιβαλλοντικούς ερευνητές να παρακολουθούν απομακρυσμένα ενδιαιτήματα άγριας ζωής.

Μέχρι τώρα, η ανάγνωση λεπτομερειών από μεγάλες αποστάσεις αποτελούσε μια σημαντική πρόκληση. Τα τηλεσκόπια και οι φακοί υψηλής ισχύος δυσκολεύονται με την παραμόρφωση από τον αέρα, η οποία θολώνει και σκεδάζει το φως σε μεγάλες αποστάσεις.

Αυτό καθιστά σχεδόν αδύνατο να διακρίνουμε μικρά χαρακτηριστικά, όπως το τυπωμένο κείμενο . Ωστόσο, η νέα προσέγγιση ξεπερνά αυτά τα προβλήματα εστιάζοντας όχι στην ίδια την εικόνα, αλλά στον τρόπο με τον οποίο συμπεριφέρεται το φως όταν χτυπά και αντανακλάται σε μια επιφάνεια.

Οι συγγραφείς της μελέτης έστρεψαν αρχικά 8 υπέρυθρες δέσμες λέιζερ στον μακρινό στόχο. Το φως που αντανακλούσε από τον στόχο συλλέχθηκε στη συνέχεια από δύο ξεχωριστά τηλεσκόπια , τοποθετημένα το ένα μακριά από το άλλο.

Τα τηλεσκόπια δεν κατέγραψαν απλώς μια εικόνα, αλλά παρακολούθησαν και πώς η ένταση του φωτός μετατοπιζόταν ελαφρώς από στιγμή σε στιγμή. Στη συνέχεια, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αλγόριθμους υπολογιστών για να επεξεργαστούν αυτά τα μοτίβα μετατόπισης και να ανακατασκευάσουν τις μικρές λεπτομέρειες της επιφάνειας-στόχου, συμπεριλαμβανομένων μικρών γραμμάτων ύψους μόλις τριών χιλιοστών.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, ένα τυπικό σύστημα τηλεσκοπίων στην ίδια απόσταση θα μπορούσε να καταγράψει μόνο σχήματα μεγέθους περίπου 42 χιλιοστών, το οποίο είναι πολύ μεγάλο για να διακρίνει κανείς μικρά γράμματα.

«Μέσω υπαίθριων πειραμάτων, έχουμε απεικονίσει με επιτυχία στόχους χιλιοστομετρικής κλίμακας που βρίσκονται σε απόσταση 1,36 χλμ., επιτυγχάνοντας βελτίωση της ανάλυσης κατά περίπου 14 φορές πάνω από το όριο περίθλασης ενός μόνο τηλεσκοπίου», σημειώνουν οι συγγραφείς της μελέτης.

Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι, αν και φαίνεται «πολύ υποσχόμενo για οπτική απεικόνιση και ανίχνευση υψηλής ανάλυσης», δεν έχει ακόμη ξεπεράσει αρκετούς περιορισμούς για να αξιοποιήσει τις πραγματικές της δυνατότητες.

Για παράδειγμα, το τρέχον σύστημα ανάγνωσης μεγάλων αποστάσεων απαιτεί ακριβή ευθυγράμμιση των λέιζερ και των τηλεσκοπίων, κάτι που μπορεί να είναι δυσκίνητο για ορισμένες εφαρμογές.

Επιπλέον, χρειάζεται καθαρή οπτική επαφή με το αντικείμενο και ο στόχος πρέπει να φωτίζεται με λέιζερ. Επομένως, μπορεί να μην είναι κατάλληλο για όλα τα σενάρια, ειδικά όπου απαιτείται μυστικότητα.

Ωστόσο, η ομάδα εργάζεται ήδη για τη βελτίωσή του. Οι επόμενοι στόχοι τους περιλαμβάνουν τη βελτίωση του τρόπου ελέγχου των λέιζερ και τη χρήση αλγορίθμων με τεχνητή νοημοσύνη για την ανακατασκευή εικόνων με ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια.

Η μελέτη δημοσιεύεται στο περιοδικό Physical Review Letters .