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El radar metamaterial puede mejorar la visión de automóviles y drones
Mucha gente juega con pequeños aviones no tripulados en sus patios traseros en estos días. Tom Driscoll, cofundador y director de tecnología de una startup llamada ecodino , puede ser el único cuyo cuadricóptero incluye el tipo de radar sofisticado que se usa en los aviones de combate. Lo volamos, evitamos colisiones, nos fijamos en uno de nuestros ingenieros y lo seguimos por mi patio trasero, dice Driscoll.
Los instrumentos de radar que se pueden usar de esa manera normalmente son voluminosos y extremadamente caros. Echodyne está trabajando en un dispositivo que es lo suficientemente compacto y económico para ser utilizado ampliamente.
Los sistemas de radar funcionan enviando ondas de radio y utilizando los ecos que rebotan para crear una imagen de un objeto. Algunos sistemas de radar utilizan la electrónica para dirigir activamente sus ondas de radio salientes, en lugar de simplemente barrer mecánicamente un haz en un patrón fijo. Esto les permite escanear simultáneamente el cielo en busca de objetos y rastrear objetos específicos con alta precisión. Pero los dispositivos complejos que normalmente se necesitan para dirigir las ondas de radio, conocidos como cambiadores de fase, hacen que este tipo de radar de escaneo electrónico sea costoso y voluminoso.
Esta hoja de metamaterial barato se puede usar para dirigir los haces de radar.
El dron de Driscoll lleva un instrumento de radar de escaneo electrónico que no tiene un cambiador de fase convencional. Las ondas de radio salientes se dirigen con un dispositivo mucho más simple, construido utilizando técnicas tomadas de un área de investigación relativamente nueva sobre lo que se conoce como metamateriales.
Los metamateriales proporcionan una forma de sortear muchas de las limitaciones físicas que anteriormente definían cómo los ingenieros podían controlar las ondas de radio, luz y sonido. Por ejemplo, mientras que las lentes convencionales necesitan su forma característica para desviar los rayos de luz y enfocarlas, una lente de metamaterial puede desviar la luz de la misma manera mientras es perfectamente plana.
Los metamateriales están hechos de estructuras repetitivas que son más pequeñas que la longitud de onda de la radiación electromagnética que se manipula. Echodyne fabrica sus metamateriales rastreando patrones repetitivos de cableado de cobre en una placa de circuito ordinaria.
Este dron tiene un radar de escaneo electrónico avanzado a bordo, un equipo que suele ser demasiado voluminoso y costoso para una embarcación tan pequeña.
Una placa con varias capas de dicho cableado puede dirigir los haces de radar. Y la aplicación de diferentes voltajes a algunas partes del cableado hace posible controlar activamente el haz como lo haría un cambiador de fase. Cualquier fabricante de placas de circuito impreso podría producirlas, dice Driscoll.
Los sistemas de radar utilizados por los militares suelen costar alrededor de $ 100,000, dice Eben Frankenberg, director ejecutivo y otro cofundador de Echodyne. Él dice que su compañía espera producir en masa sistemas de radar compactos que cuesten solo cientos o miles de dólares.
Driscoll dice que eso podría hacer que el radar de exploración se convierta en un sensor estándar para vehículos y robots. Algunos prototipos de autos autónomos, incluido el de Google, usan sensores láser giratorios para observar el mundo que los rodea en 3D. Esa técnica puede mapear el mundo en muy alta resolución, pero su alcance disminuye en la niebla o la nieve. Radar no tiene esa limitación, dice Driscoll.
Echodyne también planea ofrecer sus sistemas a los militares y reemplazar el radar que ya se usa comercialmente: los platos giratorios que se ven en los transbordadores y otros barcos que crean mapas simples al barrer un haz, por ejemplo, o los pequeños sensores fijos en algunos automóviles que permiten que un sistema de control de crucero adaptativo mantenga una distancia segura con el automóvil de adelante.
Echodyne fue creado por la compañía de licencias de patentes Empresas intelectuales . En 2013, Intellectual Ventures creó una unidad dedicado a la construcción de una cartera de patentes para los metamateriales y descubrir cómo comercializarlos. Echodyne también recibió fondos de inversión del cofundador de Microsoft, Bill Gates, y la firma de capital de riesgo Madrona Venture Group .
david smith , profesor de la Universidad de Duke que investiga metamateriales y ha trabajado con Intellectual Ventures, dice que el enfoque de Echodyne proporciona formas muy flexibles de controlar las ondas de radio. El mayor desafío de la empresa, dice, es crear sistemas de radar completos que puedan competir en el mercado. Eso significa igualar el rendimiento de los sistemas de muy alta gama utilizados por los militares hoy en día para tener éxito en el mercado de la defensa y controlar cuidadosamente los costos de las aplicaciones en la industria automotriz.