密西西比大学开发的一种新的激光声学技术可以为全球更快、更安全的地雷探测铺平道路，解决冲突地区数百万未被发现的爆炸物的全球危机。过去战争的残余往往在最后一枪打响后很长一段时间内挥之不去，留下致命的地雷，这些地雷可以隐藏起来，不被发现，并在最轻微的压力下随时爆炸。世界卫生组织估计，在敌对行动结束很久之后，仍有1.1亿多枚地雷散布在以前和现在的冲突地区，威胁着包括儿童在内的平民的生命。
自2022年俄罗斯入侵以来，乌克兰一直被描述为“世界上地雷最多的国家”之一。人权观察估计，该国约30%的地区现在到处都是隐藏的致命弹药。虽然传统的地雷探测方法既费时又危险，但密西西比大学的研究人员在使用激光声学技术更有效地探测这些隐藏的爆炸物方面取得了突破。
Ole Miss国家物理声学中心的首席科学家Vyacheslav Aranchuk领导的一个团队开发了一种有前景的新探测方法，该方法利用激光和声波来精确定位地雷，而不会干扰周围地区。这项技术的潜在影响包括提高安全性和效率，同时帮助快速清理受影响地区，并为农业和社区发展归还安全土地。阿兰楚克在Ole Miss的一份新闻稿中说：“随着冲突的继续，世界各地埋着数千万枚地雷，每天都有更多。
这项技术在持续的冲突中有军事应用，在冲突结束后也有人道主义应用。”地雷探测的挑战
几十年来，传统的地雷探测在很大程度上依赖于金属探测器、经过训练的狗和手动探测方法，这些方法要求工作人员煞费苦心地搜索每一寸土地，每一步都冒着生命危险。即使技术进步，受伤的风险仍然很高，探测和清除地雷所需的时间对于大片地区来说可能长达数年。
例如，金属探测器经常在探测到该地区的任何金属物体时产生误报，而冲突地区常见的大量金属碎片和弹片使这一问题更加严重。考虑到大多数现代地雷是由塑料或非金属材料制成的，而传统金属探测器更难探测到这些材料，传统方法的局限性变得更加明显。探地雷达虽然有效，但成本高昂，可能会受到某些土壤类型或材料的阻碍，从而限制了其在某些环境中的可靠性。最终，每一枚地雷都会带来独特的危险。
许多是旧的，不稳定的，容易发生意外爆炸，使它们的移除风险更大。在资源稀缺的冲突地区，这些未被发现的爆炸物造成的危险往往使社区无法进入耕地、建设基础设施，甚至无法安全旅行。对高效、可扩展和安全的检测方法的需求从未如此迫切。2024年2月，北大西洋公约组织（NATO）宣布成立一个由20个国家组成的“排雷联盟”，包括发起旨在推进远程扫雷行动的“春季创新挑战”。
激光和声波的新解决方案
Aranchuk团队开发的技术被称为“激光多光束差分干涉传感器”或“LAMBDIS”，利用激光在地面上产生一系列声波。这项技术的核心是它能够将声波与激光相结合，以高精度绘制地下异常图。当激光击中地面时，它会产生微小的振动或声波，并穿过土壤。如果物体位于地表以下，如地雷，这些波会以独特的模式反射。先进的传感器捕获返回的波，并对数据进行处理，以区分普通土壤和潜在威胁。
这种方法在区分普通碎片和实际爆炸物方面具有很高的准确性。与任何金属碎片都可以触发的金属探测器不同，激光声学方法更精确地缩小了潜在危险，减少了误报的机会，并允许更有效的排雷过程。值得注意的是，激光声学技术不需要与地面进行物理接触，使操作员能够在安全距离内检测到潜在的爆炸物。加快排雷工作
这项新技术最引人注目的方面之一是它的速度。
2019年，Aranchuk为一种类似的激光声学设备申请了专利，该设备能够使用30束激光束的线性阵列探测地雷。然而，新的LAMBDIS设备具有一个34×23的矩形网格梁矩阵，使其能够覆盖比以前版本多得多的地面。在10月于日本大阪举行的Optica激光大会和展览上，Aranchuk和他的研究伙伴、NCPA的前博士后研究员张博扬证明了LAMBDIS可以在移动的车辆上运行。
该设备以约10英里/小时的速度行驶，可以在不到一秒钟的时间内生成地面振动图，快速探测埋深65英尺的地雷。从车辆（包括无人驾驶地面无人机）操作LAMBDIS的能力意味着操作员可以在更短的时间内扫描更大面积的土地，加快排雷进程，缩短人员的危险暴露时间。在需要安全土地的重雷区，这种效率至关重要。
更快的探测时间意味着更快的土地清理，使流离失所的社区能够返回家园，农民能够耕种田地，基础设施项目能够在没有地雷潜伏危险的情况下向前推进。这种激光声学技术的影响可以在面临地雷问题的多个地区感受到。从阿富汗到乌克兰，饱受多年冲突创伤的国家有数百万英亩的土地被战争遗留爆炸物污染。清理这片土地往往是一个复杂而漫长的过程，涉及大量的财政和人力资源。
在许多情况下，受影响地区缺乏实施大规模排雷项目的资源，而是依赖国际援助和非单位组织的努力。这种激光声学技术有可能通过提供可扩展的解决方案来减轻这一负担，该解决方案可以更广泛、更经济地部署。更快、更安全的排雷方法意味着国际援助组织可以扩大其覆盖范围，以更低的成本清理更多的土地，并减少对当地居民的持续危险。尽管仍在开发中，但LAMBDIS的潜在应用前景广阔。
Aranchuk说，接下来的步骤包括提高系统的准确性，包括在各种土壤条件下检测不同埋藏物体的能力。随着这项技术朝着更广泛的部署方向发展，它不仅可以在人道主义排雷工作中得到实际应用，还可以在军事环境中得到应用，在这些环境中，快速地雷探测可以提高冲突期间部队的安全性。另一个潜在的发展领域是使这项技术适用于探测其他类型的埋藏爆炸物，如简易爆炸装置（IED），这些爆炸物在现代冲突中越来越普遍。
激光声学探测的多功能性和适应性使其成为需要探地技术的各个领域的宝贵工具。阿兰丘克解释说：“除了地雷探测，LAMBDIS技术还可以用于其他目的。”。“例如桥梁和其他工程结构的评估、汽车和航空航天工业中材料的振动测试和无损检测以及生物医学应用。”