Георадар видит все насквозь
С помощью гранта, направленного на улучшение материальнотехнической базы, лаборатории геоэлектромагнетизма отдела физических проблем отдела физических проблем при президиуме БНЦ СО РАН удалось приобрести георадар "Око-2" и увидеть сокрытое. Например, выяснить, что при строительстве театра оперы и балета воровали арматуру.
Геологи и археологи счастливы
Если обычный радар способен засечь, например, самолет в воздушном пространстве или корабле в море, то георадар "смотрит" вглубь Земли. И не только: прибор способен просканировать самые разные среды — лед, почву, воду, дорожное покрытие, стены.
— Устройство посылает короткий импульс длительностью в наносекунду, доли наносекунды. Если сигнал встречает препятствие либо неоднородность, он отражается, — объясняет Валерий Хаптанов, старший научный сотрудник лаборатории геоэлектромагнетизма. — Отраженный импульс передается в компьютер, который подсоединен к радару, программа анализирует данные и выдает на экран полученное изображение.
Георадар представляет собой устройство, закрепленное на скользящей подставке. Портативный компьютер фиксируется на груди исследователя и позволяет получать ему данные в режиме реального времени. Кроме того, человек несет еще аккумуляторы — вот, собственно, и все необходимое для обследования какого-либо объекта.
— Существует целая линейка антенных блоков разной частности, подсоединяемых к базовому блоку. Вот этот, - - показывает Валерий Бохеевич, — на 700 мегагерц, это частота, близкая к той, на которой работают сотовые телефоны. В полевых условиях он дает глубинность от полутора до трех метров. А вот, например, на Черемшанском месторождении кварцитов он "видел" на десятки метров. Все зависит от проводящих свойств грунта.
По словам сотрудника лаборатории, геологи тогда были поражены: изучая месторождение старыми способами, они, конечно, приблизительно знали его облик — где изгиб, где скопление, а тут увидели полностью четкую картину, ведь компьютерная программа позволяет создать в итоге объемное изображение.
Интересный и крайне полезный прибор находится в Бурятии уже около полутора лет, и он буквально нарасхват. Без помощи ученых-физиков многие работы в самых разных сферах оказались бы гораздо более трудоемкими и затратными. Так, к физикам обратились в начале реконструкции здания театра оперы и балета. Никто из специалистов не мог определить, почему в здании появляются трещины. Георадар дал неожиданный ответ: местами в стенах попросту отсутствовала арматура, и они не выдерживали нагрузок. Видимо, арматуру при строительстве попросту украли.
— Этим летом мы принимали участие в археологической экспедиции, — вспоминает Валерий Хаптанов. — Перед нами стояла задача определить наиболее перспективные места для раскопок на Фофановском могильнике ("Номер один" писал об уникальной находке, сделанной благодаря георадару, в 37 от 12 сентября 2007 года. — прим. ред.). Границы могильника пока что не определены, вероятно, оно тянется на километр-полтора.
До нас археологи проходили намеченные участки методом канав, которые рыли через два метра. Так вышло, что мы, не дожидаясь руководителя раскопок, прошли с радаром участок, примыкавший к уже обследованным, и наметили на нем несколько точек. Оказалось, что это участок уже признали бесперспективным, и нужно-то было обследовать другие. И только благодаря радару затем выяснили, что как раз он и оказался самым перспективным.
Были у участников экспедиции опасения принять за интересующий объект, останки костей, какие-либо корни или веточки, однако вскоре определились с различиями в структуре таких объектов. В ходе работ физики изучали и работу самого прибора, подключая различные антенные блоки: так, работающий на более высокой частоте посылал сигнал гораздо глубже, но при этом давал ненужную информацию об особенностях склона. В итоге же археологи остались настолько довольны сотрудничеством, что намерены продолжить его и на следующий год.
Область применения — безгранична Область применения георадара практически безгранична. Например, весьма полезным может быть просвечивание грунта перед началом строительства, чтобы заранее исключить вероятность его проседания. Можно вспомнить подобные случаи, происходившие в Москве, когда из-за незнания о карстовых полостях или подземных источниках земля уходила буквально из-под ног. Валерий Бохеевич вспоминает, что тогда в кадрах выпусков новостей мелькали люди с георадарами. А ведь можно учесть подобные опасности заранее.
— Когда производится обследование, для наибольшей точности каждая точка зондируется несколькими импульсами, — объясняет исследователь. — Так что человек, нагруженный аппаратурой, движется довольно медленно. Полученные импульсы накапливаются, информация получается более полной, и тогда можно дистанцироваться от различных помех. Но можно двигаться и с машинной скоростью, посылая один импульс в одну точку, — этого достаточно для проверки состояния автомобильных и железных дорог, взлетно-посадочных полос.
Если углубиться в историю изобретения этого прибора, то нужно обратиться ко временам освоения Арктики и Антарктики. Именно тогда летчики, летавшие надо льдами и использовавшие высотомер, обнаружили, что это прибор показывает расстояние не от поверхности льда, а от его подошвы. Это наблюдение позволило переключиться на изучение толщины ледяного покрова, а затем и расширить область исследований. С развитием технологий и миниатюризацией аппаратуры дело дошло до того, что весь комплекс георадара может нести на себе без особого напряжения один человек. Льды, кстати, изучаются таким способом до сих пор.
По словам ученого-физика, сотрудники лаборатории просвечивали радаром ледовую переправу в устье реки Чикой, а также ледовую поверхность Селенги, соленых озер Киран, Сульфатное, Гуджирное, и полученные в итоге данные позволяли очень точно судить о состоянии льда: на картинке ясно видны области начала таяния льда, изменение его толщины. Это позволяет гораздо точнее гидрометеоцентра судить о том, можно использовать ледовое покрытие реки для передвижения или это уже опасно.
— В принципе, можно просвечивать все что угодно, — говорит Валерий Хаптанов. — Георадар способен обнаружить, например, торосы, скрытые от внешнего наблюдения. Можно обследовать рельеф водоемов, получать характеристики леса. Прибор способен помочь при поиске людей под завалами. Если человек жив, если он дышит, у него бьется сердце — радар зафиксирует эти данные.
Найдем тоннели в феврале Кроме общеполезных прикладных исследований, георадар, конечно, используется и в работе самой лаборатории геоэлектромагнетизма. Вкупе с применением метода радиоимпедансного зондирования, которое дает глубинность в километры, исследования георадаром позволяет получить подробную информацию о геоэлектрическом строении верхней части земной коры. Выражаясь метафорически, эти два способа — как глаза у человека: один дальнозоркий, второй близорукий, они дают в итоге целостную картину.
Имеющиеся в настоящее время в распоряжении лаборатории антенные блоки, к сожалению, не позволяют исследовать городские территории — слишком низка проводимость грунта. Радар способен "заглянуть" лишь на два-три дециметра вглубь. Однако уже в начале следующего года ожидается получение новых блоков, и тогда даже городскую землю прибор сможет просветить на солидную глубину. Это поможет строителям, дорожникам, а может, наконец-то удастся поставить точку в череде многолетних слухов о бункерах и тоннелях под Улан-Удэ. Наша газета об этом обязательно напишет.