|
|
 |
Μύτη από πυρίτιο
|
|
|
|
|
|
|
Λίγο μετά τις τρομοκρατικές επιθέσεις της 7ης Ιουλίου στο σύστημα μεταφορών του κεντρικού Λονδίνου, η Σκότλαντ Γιαρντ εξαπέλυσε ομάδες αστυνομικών με ειδικά εκπαιδευμένους σκύλους προς αναζήτηση εκρηκτικών και τον οσφρητικό εντοπισμό στοιχείων στα σημεία των εκρήξεων. Εν τω μεταξύ, λιγότερο από μίας ώρας διαδρομή στον αυτοκινητόδρομο Μ11, στο Καίμπριτζ, οι μηχανικοί Billy Boyle, Andrew Koehl και David Ruiz-Alonso τα είχαν βάλει με την τύχη τους εξαιτίας του γεγονότος ότι η αντιτρομοκρατική τεχνολογία πάνω στην οποία είχαν αρχίσει να εργάζονται λίγο μετά τα συμβάντα της 11ης Σεπτεμβρίου 2001 ―μια ευαίσθητη αλλά φτηνή ηλεκτρονική «μύτη»― δεν ήταν έτοιμη ώστε να έχει συμβάλλει στην αποτροπή της τραγωδίας. Οι διδάκτορες μηχανικοί ανέπτυξαν το πρωτότυπο ενός χημικού αισθητήρα μεγέθους κουμπιού σχεδιασμένου, μεταξύ αρκετών άλλων, να εντοπίζει ποσότητες εκρηκτικών προτού εκραγούν.
Η προοπτική ενός σύγχρονου αναλόγου του «καναρινιού των ανθρακωρυχείων» (που ανίχνευε πιθανή διαρροή φυσικού αερίου) για τρένα και κτήρια ανήκει ακόμα στο μέλλον, σύμφωνα με τον επιχειρηματικό συνασπισμό εγκεφάλων ονόματι Owlstone Ltd, την εταιρεία που ξεπήδησε από το Πανεπιστήμιο του Καίμπριτζ και ιδρύθηκε από το εν λόγω επιστημονικό τρίο προ διετίας. Ωστόσο, με τη χρηματοδότηση 2 εκατομμυρίων δολαρίων υπό μορφή καινοτομικού κεφαλαίου, η συσκευή θα πρέπει να είναι έτοιμη για ελέγχους στο πεδίο το τρέχον φθινόπωρο. Οι τρεις δημιουργοί της είναι πεπεισμένοι ότι η χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας συσκευή τους μπορεί να ταυτοποιήσει γρήγορα πολύ μικρές συγκεντρώσεις χημικών ουσιών, της τάξεως των μερών ανά δισεκατομμύριο. «Όραμά μας είναι να τοποθετηθεί μια τέτοια συσκευή στο πέτο κάθε στρατιώτη και αστυφύλακα, και σε κάθε βαγόνι τού μετρό» δηλώνουν.
Το εν λόγω εγχείρημα άρχισε στα τέλη του 2001, όταν ο Koehl, ηλεκτρολόγος μηχανικός, ήρθε στο Πανεπιστήμιο του Καίμπριτζ από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας. «Από την αρχή είχα την ιδέα δημιουργίας ενός μικρού, φτηνού χημικού συστήματος ανίχνευσης για το στρατό και τo Υπουργείο Εσωτερικής Ασφάλειας των ΗΠΑ, και κατόπιν, αρκετά αργότερα, για τις εμπορικές αγορές» θυμάται ο Koehl. Σύντομα γνώρισε τους Boyle και Ruiz-Alonso, και στη διάρκεια των επόμενων μηνών οι παραπάνω μηχανικοί εξέτασαν πολλές τεχνολογίες αισθητήρων, «στην προσπάθειά μας να αποφασίσουμε τι θα εξελίσσαμε στο επόμενο επίπεδο» σημειώνει ο Boyle.
Ένας χημικός αισθητήρας «στην πραγματικότητα είναι μια συσκευή διήθησης» εξηγεί ο Boyle. «Κάθε ουσία έχει τη δική της οσμηρή υπογραφή, ή αποτύπωμα. Αυτό είναι που φιλτράρουμε.» Για τον αισθητήρα τής Owlstone, η ομάδα επέλεξε να αναπτύξει μια σχετικά λίγο γνωστή αναλυτική τεχνική που ονομάζεται «φασματομετρία ευκινησίας ιόντων με ασύμμετρες κυματομορφές υψηλού πεδίου» (FAIMS). Σύμφωνα με τούτη την προσέγγιση, οι ουσίες ταξινομούνται ανάλογα με το πώς οι ηλεκτρικά φορτισμένες μορφές τους ―τα ιόντα τους― κινούνται διαμέσου ενός αερίου υπό την επίδραση ισχυρών ηλεκτρικών πεδίων.
Καθώς τα ιόντα αναγκάζονται να περάσουν μεταξύ φορτισμένων μεταλλικών πλακών, μεταβαλλόμενα ηλεκτρικά πεδία (δηλαδή, οι ασύμμετρες κυματομορφές) τα οδηγούν πάνω-κάτω, αναγκάζοντας τελικά την πλειονότητα των ιόντων να προσκρούσει στις πλάκες. Ωστόσο, η προσεκτική εφαρμογή συνεχών τάσεων στις πλάκες εμποδίζει τα μόρια που κάθε φορά μας ενδιαφέρουν να προσκρούσουν στις πλάκες μέχρις ότου φτάσουν σε έναν ανιχνευτή στο τέλος της διαδρομής. Κάθε συνεχής τάση σχετίζεται με ένα ιόν, οπότε η συσκευή μπορεί να «συντονιστεί» ώστε να ανιχνεύει συγκεκριμένες ουσίες.
Ο Boyle παρομοιάζει την όλη διαδικασία με την «προσπάθεια εξισορρόπησης μερικών βώλων πάνω σε ένα φύλλο χαρτονιού». Φανταστείτε τους διάφορους «βώλους σαν τα διαφορετικά ιόντα». Μόνο οι σωστές κινήσεις μπρος-πίσω ―οι συνεχείς τάσεις― μπορούν να κρατήσουν τους μεγαλύτερους βώλους πάνω στο φύλλο. Ολόκληρος ο διαχωρισμός των ιόντων λαμβάνει χώρα μέσα σε λίγα μόνο χιλιοστά του μέτρου. Τα συμβατικά φασματόμετρα ευκινησίας ιόντων, τα οποία συνιστούν την καθιερωμένη τεχνολογία ανίχνευσης, έχουν μέγεθος κουτιού παπουτσιών ή και ακόμη μεγαλύτερο, διότι τυπικά χρησιμοποιούν μεγαλύτερους αισθητήρες και μια ευμεγέθη αντλία για την κίνηση του αέρα μεταξύ των φορτισμένων πλακών.
Η προηγμένη τεχνολογία αισθητήρων FAIMS, μια εναλλακτική μορφή της οποίας αναπτύσσεται από κάποια εταιρεία ονόματι Scionex με έδρα τη Μασαχουσέτη, ενδέχεται επίσης να αποδειχθεί περισσότερο ακριβής από τους συμβατικούς αισθητήρες. Για πολλά καθιερωμένα μηχανήματα ανίχνευσης, το «οσμηρό αποτύπωμα» ενός θανατηφόρου αερίου, όπως το Sarin, μοιάζει με αυτό του κοινού ντίζελ. «Με την FAIMS, όμως, μπορούμε απλώς και μόνο να εφαρμόσουμε υψηλότερη τάση για να διαχωρίσουμε τις κορυφές οι οποίες αντιστοιχούν σε κάθε ουσία, και έτσι να τις διακρίνουμε» επισημαίνει ο Boyle.
O αισθητήρας τής Owlstone βρίσκει επίσης και πολλές εφαρμογές οι οποίες δεν σχετίζονται με την ασφάλεια· για παράδειγμα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως οικιακός ανιχνευτής φωτιάς ικανός να διακρίνει χημικά προϊόντα που σχηματίζονται πριν από την ανάφλεξη. Θα μπορούσε επίσης να λειτουργήσει και ως υψηλά εξελιγμένος αναλυτής αναπνοής για την ταυτοποίηση πτητικών ουσιών που παράγονται σε περιπτώσεις συγκεκριμένων παθήσεων (για παράδειγμα, η ακετόνη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση του διαβήτη). Ωστόσο, οι μηχανικοί εξακολουθούν να επικεντρώνονται σε αντιτρομοκρατικές και στρατιωτικές εφαρμογές. Ο Boyle δηλώνει: «Ευελπιστούμε πως κάποια μέρα, ενώ θα καθόμαστε στο μετρό, θα σηκώσουμε το κεφάλι αντικρίζοντας έναν από τους αισθητήρες μας, και θα ξέρουμε ότι όλοι οι συνάνθρωποι γύρω μας είναι ασφαλείς χάρη σε κάτι που κατασκευάσαμε εμείς.»
|
|
|
|
|
|
