Was ist der Unterschied zwischen Backscatter-Maschinen und Millimeterwellen-Scannern?

Wenn Sie nur den Namen nennen, denken Sie vielleicht, dass „moderne Bildgebungsgeräte“ Ärzten helfen könnten, nach Tumoren oder anderen Erkrankungen zu suchen. In Wirklichkeit beschreibt die Bezeichnung – Euphemismus, wenn Sie zynisch sind – der US-Transportsicherheitsbehörde (TSA) Ganzkörperscanner, die an Flughäfen gefunden werden und Waffen, Sprengstoffe oder andere Bedrohungen erkennen, die an Passagieren mitgeführt werden.

Laut der Website der TSA hatte die Behörde bis November 2012 800 Geräte mit fortschrittlicher Bildgebungstechnologie auf 200 US-Flughäfen installiert. Die Geräte sind in zwei Varianten erhältlich, je nach Art der elektromagnetischen Strahlung, die sie zum Scannen verwenden. Backscatter-Maschinen – etwa 30 Prozent der Installationen – senden niederenergetische Röntgenstrahlen , die vom Körper eines Passagiers abprallen. Millimeterwellen ( mmw ) -Scanner emittieren Energie, die eher Mikrowellen ähnelt. Beide sehen durch die Kleidung, um ein 3-D-Bild der in der Maschine stehenden Person zu erzeugen.

Sobald die TSA 2010 mit der Installation der Scanner begann, begannen Passagiere, Piloten und Beamte des öffentlichen Gesundheitswesens, Fragen abzufeuern. Wie viel Strahlung produzieren diese Maschinen? Reicht es aus, die Krebsraten in der Allgemeinbevölkerung zu erhöhen? Und können TSA-Agenten intime Details sehen, die wir lieber nicht sehen würden?

Die Europäische Union hat sich diesen Fragen entschieden gestellt: Sie verbietet alle Körperscanner, die Röntgentechnologie verwenden. Dieses Verbot steht im Einklang mit einem Gesetz in mehreren europäischen Ländern, das besagt, dass Menschen nur aus medizinischen Gründen Röntgenstrahlen ausgesetzt werden sollten. In den USA versichern die TSA und die Anbieter, die die Scanner herstellen – wie Rapiscan für Backscatter und L-3 Communications für Millimeterwellen – der Öffentlichkeit weiterhin die Sicherheit der Geräte. Und sie haben Schritte unternommen, um die Privatsphäre der Passagiere zu schützen, indem sie Software installiert haben, die entweder allgemeine Umrisse von Personen erstellt oder bestimmte Bereiche des Bildes unkenntlich macht.

Dennoch bleiben viele Menschen skeptisch, dass Flughafenscanner, in welcher Form auch immer, absolut sicher sind. Und viele andere fühlen sich ein wenig verloren, wenn sie versuchen zu verstehen, wie die Maschinen funktionieren und wie sie sich unterscheiden. Vor diesem Hintergrund werden wir die beiden Technologien anhand einer Vielzahl von Parametern vergleichen und gegenüberstellen, beginnend mit der Art der Energie, die sie abgeben.

1. Röntgenstrahlen oder Millimeterwellen?
2. Blick unter Ihre Kleidung: Backscatter- und Millimeterwellenbilder
3. Datenschutz- und Sicherheitsbedenken der fortschrittlichen Bildgebungstechnologie

Beide Arten von Scannern geben Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung ab , die in der Natur als Energiewellen aus elektrischen und magnetischen Feldern existiert. Diese Wellen reisen durch den Weltraum und kommen in verschiedenen Größen oder Wellenlängen vor . Backscatter-Maschinen erzeugen niederenergetische Röntgenstrahlen , die eine Wellenlänge in der Größenordnung von 0,0000000001 Metern oder 0,0000001 Millimetern haben. Millimeterwellenscannererzeugen eine spezielle Art von Mikrowellen mit Wellenlängen, die genau in einen Bereich zwischen 0,001 Meter (1 Millimeter) und 0,01 Meter (10 Millimeter) fallen. Mit anderen Worten, die von mmw-Scannern ausgesandten Wellen sind viel größer und haben daher weniger Einfluss auf kleine Strukturen wie menschliche Proteine ​​​​und Nukleinsäuren.

Eine einzelne Backscatter-Maschine umfasst baulich zwei Strahlungsquellen, so dass sowohl die Vorder- als auch die Rückseite der Person abgebildet werden können, ohne dass blinde Flecken entstehen. Jede Strahlungsquelle ist in einer rechteckigen Struktur untergebracht, die einem großen industriellen Gefrierschrank ähnelt. Die beiden Einheiten stehen einander gegenüber, mit einer Lücke zwischen ihnen, die groß genug ist, um eine Person aufzunehmen.

Ein Millimeterwellenscanner hingegen sieht aus wie eine überdimensionierte, sechseckige Telefonzelle. Zwei der sechs Paneele sind offen und dienen als Ein- und Ausgang, während vier der Paneele aus transparentem Glas oder Kunststoff bestehen. Zwei Stapel scheibenförmiger Sender, die jeweils von einer gekrümmten Schutzhülle, dem so genannten Radom , umgeben sind, sitzen in der Wand der Struktur und drehen sich um 180 Grad um einen zentralen Punkt.

Nun, da wir das Wesentliche der Strukturen verstanden haben, wollen wir sehen, wie sie Bilder von Ihnen erzeugen.

Backscatter-Maschinen verwenden rotierende Kollimatoren, um Röntgenstrahlen zu erzeugen, die durch einen Schlitz gehen und einen darin stehenden Passagier treffen. Die Röntgenstrahlen durchdringen die Kleidung, prallen von der Haut der Person ab und kehren zu Detektoren zurück, die auf der Oberfläche des Geräts angebracht sind. Die Strahlung prallt auch von Waffen, Sprengstoffen oder anderen Bedrohungen ab, die in der Kleidung verborgen sind oder auf der Haut liegen. Durch das Erfassen und Analysieren dieser sogenannten Rückstreuung ist die Maschine in der Lage, ein Bild einer Person sowie aller organischen oder anorganischen Gegenstände zu erstellen, die diese Person trägt.

Millimeterwellenscanner verwenden kleine, scheibenähnliche Sender, um ein Bild zu erzeugen. Jeder Sender sendet einen Energieimpuls aus, der sich als Welle zu einer in der Maschine stehenden Person ausbreitet, die Kleidung der Person durchdringt, von der Haut der Person oder verdeckten festen und flüssigen Gegenständen reflektiert wird und dann zurück wandert, wo der Sender nun wirkt ein Empfänger, erkennt das Signal. Eine Scheibe würde nur einen kleinen Teil des Testobjekts scannen, sodass eine einzelne Maschine zwei Stapel von Scheiben enthält, die durch eine Stange verbunden sind, die sich um einen zentralen Punkt dreht. Da mehrere Sender/Empfänger-Scheiben vertikal gestapelt sind und sich diese Stapel um die Person drehen, kann das Gerät ein vollständiges Bild von Kopf bis Fuß und von vorne bis hinten erstellen.

Beide Arten von Scannern sind auf Software angewiesen, um reflektierte elektromagnetische Energie in Bilder umzuwandeln. Die genaue Konfiguration der Software bestimmt den Detaillierungsgrad des letzten Beispiels. Beispielsweise erzeugt eine Backscatter-Maschine mit der einfachsten Version der Software eine Ganzkörpersilhouette des Motivs, die einer Kreideskizze ähnelt. Auf diesem Bild sind einige Details über den Körperbau und die Form einer Person sichtbar. Mit einem angewendeten Datenschutzalgorithmus verwischt die Software diese Details jedoch und hebt nur potenzielle Bedrohungen hervor.

Millimeterwellen-Scanner können auch Bilder erzeugen, die die einzigartige Topographie einer Person zeigen, aber auf eine Weise, die wie ein grob geformter Graphit-Prototyp aussieht. Seit ihrer Einführung hat die TSA diese Maschinen mit automatischer Zielerkennungs- oder ATR - Software ausgestattet , die einen generischen Umriss einer Person erstellt – für alle genau gleich – und alle Bereiche hervorhebt, die möglicherweise einer zusätzlichen Überprüfung bedürfen. Und das nur, wenn der Scanner etwas erkennt, das er als verdächtig wahrnimmt. Wenn dies nicht der Fall ist, wird das Wort „OK“ ohne Bild angezeigt.

For passengers, the process of being scanned is essentially the same in either machine. They must remove everything from their pockets, as well as belts, jewelry, lanyards and cell phones. Then they step up a small ramp, stand in the center of the machine, raise their arms, bent at the elbows, and remain motionless as the device does its thing. The only difference is the time required to complete a scan. For backscatter machines, the process takes about 30 seconds. For mmw scanners, it takes about 10 seconds.

Here's another difference, perhaps more significant than those 20 seconds. Backscatter machines rarely produce false alarms. According to one British study, their false alarm rate was about 5 percent [source: Grabell and Salewski]. Millimeter wave scanners don't perform as well. They can get fooled by folds in clothing, buttons and even beads of sweat. When Germany tested mmw scanners, security officials there reported a false positive rate of 54 percent, meaning that every other person passing through the machine required a pat-down that found no weapon or concealed object [source: Grabell and Salewski].

And now we come to the most controversial and hotly debated topic regarding whole-body scanners: their safety . The question about safety comes down to whether a scanner uses ionizing radiation or not. Ionizing radiation has enough energy to remove electrons from atoms and therefore alter the structure of biological molecules, such as proteins and nucleic acids. X-rays are a form of ionizing radiation; radio waves, visible light and microwaves aren't.

Backscatter machines use X-rays , so the question then becomes one of intensity and duration. The manufacturers of the scanners insist that a single scan exposes a person to minuscule levels of radiation. In fact, a Rapiscan executive has said, "You would have to go through [a backscatter] scanner 1,000 times to equate to one medical X-ray. You get twice as much radiation when eating a banana than when going through the scanner" [source: Paur].

But other studies have come to more troubling conclusions. One, from the Marquette University College of Engineering, found that backscatter X-rays do penetrate the skin and strike deeper tissues. In a second study, researchers from the Columbia University Medical Center estimated that 1 billion backscatter scans per year would lead to 100 radiation-induced cancers in the future.

Millimeter wave scanners don't carry these risks because they use non-ionizing radiation. To date, no known safety issues have been found with this type of scanner.

Hier ist ein weiteres großes Problem: Privatsphäre. Beide Arten von Scannern sind in der Lage, Bilder zu erstellen, die intime Details über Reisende offenbaren. Abgesehen davon hat die TSA große Anstrengungen unternommen, um die Privatsphäre der gescannten Personen zu schützen. Die Software von Backscatter-Maschinen enthält beispielsweise einen Datenschutzalgorithmus, um Genitalien und Gesichter unkenntlich zu machen und gleichzeitig potenzielle Bedrohungen hervorzuheben.

Die meisten (aber nicht alle) Millimeterwellenmaschinen verwenden eine automatisierte Zielerkennungssoftware (ATR), die jedes Motiv als generische Umrisse wiedergibt, wobei verdächtige Bereiche hervorgehoben werden. Und wenn es bei einem Scan nichts Verdächtiges erkennt, zeigt es das Wort „OK“ ohne jegliches Bild an. Bei Scannern ohne ATR-Software sitzt der Sicherheitsoperator, der das resultierende Bild betrachtet, an einem entfernten Ort und kommuniziert drahtlos mit dem Agenten, der die Maschine bedient.

Angeblich ist keiner der Maschinentypen in der Lage, Bilder zu speichern – jedes Bild wird automatisch gelöscht, sobald das Sicherheitsteam seine Inspektion abgeschlossen hat – aber es gab Berichte über US-Marshals in Florida, die Tausende von Bildern herunterladen und speichern [Quelle: McCullagh ] .

Das ist es. Das ist alles, was wir haben. Sie können sich jetzt als Experte für Geräte mit fortschrittlicher Bildgebungstechnologie bezeichnen.

Weltweiter Einsatz von Scannern

Die Europäische Union hat die Verwendung von Backscatter-Geräten verboten, weil sie der Meinung ist, dass Röntgenstrahlen nur für medizinische Zwecke reserviert sein sollten. Die USA, Nigeria und das Vereinigte Königreich haben die Backscatter-Technologie weitgehend übernommen, obwohl letzteres sie als sekundäre Screening-Option verwendet.

Millimeterwellen-Scanner erfreuen sich einer weiter verbreiteten Verwendung. In den USA hat die TSA Hunderte dieser Geräte an den meisten großen Flughäfen installiert. Und international werden sie in Flughäfen und Nahverkehrssystemen in mehreren Ländern eingesetzt, darunter Kanada, die Niederlande, Italien, Australien und das Vereinigte Königreich. Einige Länder, wie Frankreich und Deutschland, haben die Verwendung von mmw-Scannern wegen ihrer hohen Fehlalarmrate eingestellt.

Anmerkung des Autors: Was ist der Unterschied zwischen Backscatter-Maschinen und Millimeterwellen-Scannern?

Ich bin nicht dagegen, ein paar Röntgenstrahlen zu absorbieren, um in 30.000 Fuß sicher zu bleiben, aber ich kann nicht umhin, mich zu fragen, warum die TSA darauf besteht, Backscatter-Geräte zu verwenden, wenn Millimeterwellenscanner die gleiche Intelligenz ohne potenziell schädliche ionisierende Strahlen liefern . Hat die Regierung nichts aus den Beta/VHS-Kriegen gelernt?

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