Cómo funcionan los escáneres de ondas milimétricas

Para diciembre de 2010, la Administración de Seguridad del Transporte (TSA) había introducido 500 escáneres de cuerpo entero, lo que la agencia del gobierno de EE. UU. denomina unidades de tecnología de imagen avanzada, en los aeropuertos de todo el país. Todos los escáneres hacen lo mismo: detectan amenazas metálicas y no metálicas, incluidas armas , explosivos y otros objetos, ocultos bajo capas de ropa. Pero utilizan tecnologías completamente diferentes.

Un tipo de escáner se basa en algo conocido como tecnología de retrodispersión. Las máquinas de retrodispersión usan un dispositivo llamado colimador para producir una corriente paralela de rayos X de baja energía, que pasan a través de una rendija y golpean a un pasajero que está parado en la máquina. Un solo escáner incluye dos fuentes de radiación para que se puedan obtener imágenes tanto del frente como de la espalda de la persona. Las imágenes se forman cuando los rayos X , que penetran en la ropa, rebotan en la piel de la persona y regresan a los detectores montados en la superficie de la máquina. La radiación también rebota en armas, explosivos u otras amenazas ocultas en la ropa o sobre la piel.

El otro tipo de escáner utiliza una tecnología competidora conocida como formación de imágenes de ondas milimétricas ( mmw ) . Estas máquinas funcionan con los mismos principios, excepto que emiten un tipo especial de microondas, no rayos X. Dos transmisores giratorios producen las ondas mientras un pasajero permanece inmóvil dentro de la máquina. La energía pasa a través de la ropa, rebota en la piel de la persona, así como en cualquier amenaza potencial, y luego regresa a dos receptores, que envían imágenes, por delante y por detrás, a una estación de operador.

Desafortunadamente, lo que se suponía que aliviaría las preocupaciones del público solo ha causado agitación y ansiedad entre los pasajeros, pilotos y agentes de la TSA. Muchas personas han expresado su preocupación por los riesgos para la salud del proceso de escaneo de ambas tecnologías. ¿Cuánta radiación producen estas máquinas? ¿Cómo se compara con los dispositivos de imágenes médicas? ¿Y es suficiente para aumentar las tasas de cáncer en la población general? Luego están las preguntas sobre la privacidad. ¿Pueden los agentes de la TSA ver fragmentos que no deberían ver? ¿Y alguna vez almacenan o archivan escaneos en lugar de eliminarlos de inmediato?

La prisa por responder a estas preguntas ha generado una serie de mitos y conceptos erróneos. Es casi como si los escáneres de cuerpo entero, máquinas capaces de mirar profundamente en nuestra alma (o al menos debajo de nuestra ropa), fueran opacos. En realidad, no lo son. Se aprovechan de principios científicos bien entendidos que han existido durante años. Abramos el telón de los escáneres de ondas milimétricas para comprender cómo funcionan y cómo se utilizan en los aeropuertos de todo el mundo.

1. Tecnología de onda milimétrica
2. El proceso de escaneo de MMW
3. Inquietudes y objeciones a los escáneres de ondas milimétricas
4. Otras aplicaciones de la tecnología de ondas milimétricas

Antes de entrar en un escáner de ondas milimétricas, debemos dar un paso atrás y revisar cierta información básica sobre la radiación electromagnética , que existe en la naturaleza como ondas de energía formadas por campos eléctricos y magnéticos. Estas ondas viajan a través del espacio y vienen en una variedad de tamaños o longitudes de onda. Los rayos gamma, por ejemplo, tienen una longitud de onda del orden de 0,000000000001 metros, o 0,000000001 milímetros. Los rayos X , que son un poco más grandes, tienen una longitud de onda del orden de 0,0000000001 metros o 0,0000001 milímetros. Y las ondas de luz visible miden alrededor de 0,000001 metros o 0,001 milímetros. El conjunto completo de ondas, en todas las frecuencias, se conoce como espectro electromagnético .

Ahora considere una ola que cae en un rango exactamente entre 0,001 metros (1 milímetro) y 0,01 metros (10 milímetros). Los científicos se refieren a la energía en esta pequeña porción del espectro electromagnético como radiación de ondas milimétricas . Las ondas milimétricas tienen una variedad de usos, pero son especialmente importantes en la radiodifusión y las transmisiones de teléfonos celulares. Y, dado que las longitudes de onda de las ondas milimétricas son grandes en relación con las fibras naturales y sintéticas, tienden a atravesar la mayoría de los materiales, como la ropa, lo que las convierte en candidatas ideales para las tecnologías de escaneo.

Los escáneres de ondas milimétricas producen sus ondas con una serie de pequeños transmisores en forma de disco apilados unos sobre otros como las vértebras de una columna. Una sola máquina contiene dos de estas pilas, cada una rodeada por una cubierta protectora curva conocida como radomo , conectada por una barra que gira alrededor de un punto central. Cada transmisor emite un pulso de energía, que viaja como una onda a una persona parada en la máquina, atraviesa la ropa de la persona, se refleja en la piel de la persona o en objetos sólidos y líquidos ocultos y luego viaja de regreso, donde el transmisor, ahora actuando como un receptor, detecta la señal. Debido a que hay varios discos transmisores/receptores apilados verticalmente y debido a que estas pilas giran alrededor de la persona, el dispositivo puede formar una imagen completa, de pies a cabeza y de adelante hacia atrás.

El trabajo del software en el sistema del escáner es interpretar los datos y presentar una imagen al operador de la TSA. El software crea una silueta tridimensional, en blanco y negro, de todo el cuerpo del sujeto. También emplea una función conocida como reconocimiento automático de objetivos , o ATR , lo que significa que puede detectar amenazas y resaltarlas para una fácil identificación. La tecnología ATR es capaz de detectar líquidos, geles, plásticos, polvos, metales y cerámicas, así como explosivos estándar y caseros, drogas y dinero.

El software ATR también hace algo más. Un escáner sin este software forma imágenes que revelan la topografía única de una persona, pero de una manera que parece un prototipo de grafito toscamente formado. En otras palabras, puede ver algunas características físicas, pero no con el mismo detalle que Superman o los escáneres de retrodispersión , los cuales poseen visión de rayos X. Un escáner de ondas milimétricas con software ATR produce un contorno genérico de una persona, exactamente el mismo para todos, resaltando las áreas que pueden requerir una evaluación adicional.

Los escáneres de ondas milimétricas no son detectores de metales . De hecho, miran a través de la ropa para buscar objetos metálicos y no metálicos que un individuo podría estar tratando de ocultar. Obtener una buena vista requiere que los pasajeros que ingresen al escáner sigan ciertos procedimientos. Esto es lo que puede esperar si ingresa uno de los escáneres de aproximadamente 600 mmw en uso en los aeropuertos de los EE. UU. en 2012:

Either way, the scan takes less than 10 seconds and requires nothing painful or embarrassing. But if you feel strongly that the whole-body scan of a millimeter-wave machine violates your privacy, you can opt out of the screening process. You will, however, receive alternative screening, including a physical pat-down.

According to the TSA, most people prefer the scanning process to a physical exam. In fact, more than 99 percent of passengers choose to be screened by this technology over alternative screening procedures [sources: TSA]. And people with artificial joints or other implanted medical devices appreciate mmw scanners even more because they don't have to worry about the false positives associated with old-fashioned metal detectors.

Tan pronto como la TSA comenzó a instalar escáneres de ondas milimétricas, el público comenzó a hacer preguntas, principalmente relacionadas con la privacidad y la seguridad. En la primera categoría, las personas se opusieron a la idea de extraños mirando debajo de su ropa para ver detalles íntimos o revelar evidencia de mastectomías, aparatos de colostomía, implantes de pene y tubos de catéter. Un representante de la Unión Estadounidense por las Libertades Civiles describió las imágenes de todo el cuerpo como "nada más que un cacheo electrónico".

Para calmar el alboroto, la TSA introdujo varias precauciones en los escáneres mmw. Uno de ellos, como ya hemos comentado, consiste en instalar un software de reconocimiento de objetivos automatizado en varias de las máquinas. El software representa cada tema como un esquema genérico, con áreas sospechosas resaltadas. Y si no detecta nada sospechoso en un escaneo, muestra la palabra "OK" sin ninguna imagen. Para los escáneres sin software ATR, el operador de seguridad que ve la imagen resultante se sienta en una ubicación remota y se comunica de forma inalámbrica con el agente que opera la máquina. Y ninguna máquina es capaz de almacenar imágenes. Cada imagen se elimina automáticamente tan pronto como el oficial de seguridad remoto completa su inspección. Dicho esto, ¿qué es una regla sin una excepción? Los Estados Unidos El Servicio de Alguaciles no pudo eliminar miles de imágenes capturadas con un sistema de ondas milimétricas en un juzgado de Florida. Sí, miles [fuente:McCullagh ].

Por supuesto, ninguna de estas medidas protege a un pasajero de los efectos nocivos de las propias olas. Afortunadamente, varios estudios han determinado que los escáneres de ondas milimétricas presentan poco riesgo para los pasajeros, los pilotos o los agentes de la TSA que operan las máquinas. Las ondas producidas por estos escáneres son mucho más grandes que los rayos X y son de la variedad no ionizante. La radiación ionizante tiene suficiente energía para eliminar electrones de los átomos, pero las ondas de radio, la luz visible y las microondas no tienen esta capacidad. Como resultado, no alteran la estructura de las moléculas biológicas, como las proteínas y los ácidos nucleicos.

El mayor problema con los escáneres de ondas milimétricas parece ser la gran cantidad de falsas alarmas. Pueden dejarse engañar por objetos que vienen en tamaños cercanos a la longitud de onda de la energía. En otras palabras, los pliegues de la ropa, los botones e incluso las gotas de sudor pueden confundir a la máquina y hacer que detecte lo que cree que es un objeto sospechoso. Cuando Alemania probó los escáneres mmw, los funcionarios de seguridad informaron una tasa de falsos positivos del 54 por ciento, lo que significa que todas las demás personas que pasaban por la máquina requerían un cacheo que no encontró armas ni objetos ocultos [fuente: Grabell y Salewski ]. Debido a estos resultados decepcionantes, Francia y Alemania dejaron de usar escáneres de ondas milimétricas, dejándolos sin una buena alternativa para escanear volantes.

Los escáneres de ondas milimétricas han causado revuelo, pero ondas similares nos rodean todos los días y nos ayudan a hacer cosas que ahora damos por sentadas. Por ejemplo, su teléfono celular se basa en la tecnología de ondas milimétricas para enviar y recibir datos y llamadas. Esa actividad de teléfonos inteligentes ocurre a través de satélites de comunicación, que reciben señales de microondas de estaciones terrestres y luego las dirigen, como transmisiones de enlace descendente, a múltiples destinos. Recuerde que las ondas electromagnéticas vienen en un rango de longitudes de onda. También vienen en un rango de frecuencias, que es una medida de cuántas crestas de onda pasan por un punto determinado cada segundo. Las microondas utilizadas en las comunicaciones por satélite son ondas de súper alta frecuencia, o SHF, en el rango de 3 gigahercios a 30 gigahercios (GHz).

NEXRAD, o radar meteorológico de próxima generación, también utiliza ondas en el rango de 3 GHz para ayudar a los meteorólogos a realizar pronósticos meteorológicos. NEXRAD se basa en el efecto Doppler para calcular la posición y la velocidad de los frentes de lluvia, nieve y clima. Primero, una unidad de radar emite un pulso de energía, que viaja por el aire hasta que encuentra un objeto, como una gota de lluvia. Luego, la unidad escucha un eco: energía reflejada desde el objeto. Al enviar un flujo constante de pulsos y escuchar los ecos, el sistema puede crear una imagen codificada por colores del clima en un área en particular.

Los astrónomos aprovechan las ondas de frecuencia extremadamente alta (EHF) en el rango de 30 a 300 GHz para estudiar la formación de estrellas y galaxias a millones de años luz de la Tierra. En lugar de los telescopios tradicionales que detectan la luz, estos científicos usan radiotelescopios para "ver" energía con longitudes de onda milimétricas y submilimétricas. Debido a que las estructuras en el suelo pueden interferir con estas ondas, los radiotelescopios generalmente se colocan en lugares muy altos. Por ejemplo, el conjunto combinado para la investigación en astronomía de ondas milimétricas (CARMA) abarca 23 antenas de radio en las montañas Inyo cerca de Big Pine, California.

Por lo tanto, las ondas milimétricas se entienden bien y son bastante comunes en varias aplicaciones que usamos regularmente. Incluso el horno de microondas en su cocina elimina los alimentos con una forma de energía de esta estrecha banda del espectro electromagnético. Su adopción en la seguridad aeroportuaria es una extensión natural e inofensiva de la tecnología, especialmente cuando se considera el tipo de desastre que está tratando de prevenir. A partir de noviembre de 2012, la TSA instaló cientos de escáneres mmw en aeropuertos de los EE. UU. e internacionalmente, se están utilizando en aeropuertos y sistemas de tránsito masivo en varios países, incluidos Canadá, los Países Bajos, Italia, Australia y el Reino Unido.

Nota del autor: Cómo funcionan los escáneres de ondas milimétricas

Dado el largo pedigrí de las ondas milimétricas y los avances que han permitido en medicina, astronomía y meteorología, me sorprende que pocas personas hayan elogiado los escáneres mmw como una herramienta práctica que salva vidas. Personalmente, estoy dispuesto a dejar que las máquinas miren debajo de mi ropa siempre y cuando atrapen al posible terrorista que intenta abordar el mismo avión.

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