mayo 29, 2022

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Desde sensores de automóviles hasta mapas arqueológicos, la tecnología láser es una idea brillante

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Esta prueba, por Anya Zhang, 17, de Dublin Jerome High School en Dublin, Ohioes uno de los ocho principales ganadores de premios de The Learning Network’s tercer concurso anual de escritura STEMpara el cual recibimos 3.564 entradas.

Puedes encontrar los trabajos de todos nuestros alumnos ganadores aqui.


Directamente de un éxito de taquilla de ciencia ficción, las partículas de luz permiten que los autos sin conductor detecten objetos circundantes, que los científicos mapeen el fondo del océano e incluso que los arqueólogos descubran monumentos históricos. Por increíble que parezca, la detección y el alcance de la luz, o lidar, utiliza moléculas de luz para «ver» el entorno que te rodea.

Entonces, ¿cómo es capaz el lidar de detectar objetos? A través de pulsos de láser, se disparan fotones de luz que interactúan con las diferentes superficies que encuentran. Piense en las bolas de billar: un movimiento rápido del taco de billar envía las bolas volando, golpeando los lados de la mesa o rebotando entre sí hasta que caen en los bolsillos de las esquinas. Al igual que en el billar, algunas de las partículas de luz se reflejan en una superficie y regresan al bolsillo lidar del instrumento.

Transportando energía en una «forma de onda», la tecnología lidar recopila datos sobre el tiempo y el ángulo en el que los fotones de luz ingresan al instrumento. Lidar compila fotones que llegan en tiempos y direcciones similares en picos de energía; los picos más grandes indican que la luz rebotó en un objeto o en el suelo. Usando estos picos y la información de coordenadas x, y y z proporcionada por fotones individuales, LIDAR puede representar una superficie diminuta. Al unir estas superficies en una colcha de retazos, el lidar puede generar representaciones tridimensionales detalladas de un área, incluso mostrando las hojas de los árboles o las grietas en una acera.

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Las diferentes tecnologías también pueden usar tipos únicos de luz, según el propósito. Por ejemplo, una de las dos categorías de lidar, batimétrica, usa luz verde. Esta luz verde puede penetrar en el agua, lo que la hace útil para mapear superficies submarinas. La otra categoría de lidar, topográfica, utiliza luz infrarroja: una clasificación de luz que se ubica en el extremo inferior del espectro de energía electromagnética en comparación con la luz verde. El lidar topográfico se usa normalmente para mapear características terrestres y se usa en sensores más pequeños.

Actualmente, los sensores lidar más pequeños se utilizan para detectar infracciones de velocidad o para detectar los alrededores de la carretera en automóviles autónomos. Sin embargo, la tecnología lidar más poderosa se implementa para una tarea mayor: representar visualmente extensiones enteras de tierra. En octubre de 2021, Science News informó que los láseres ayudaron en el descubrimiento arqueológico de una plaza y una pirámide subterráneas en Guatemala.

David Stuart, director del Centro Mesoamérica de la Universidad de Texas en Austin, explicó que «no había rocas visibles allí», por lo que «se pensó que era una colina natural». Incrustadas de tierra y vegetación, las estructuras estaban camufladas de la mirada cotidiana. Sin embargo, debido a los mapas Lidar recopilados por helicópteros, los arqueólogos compararon el diseño de la “colina” con el de una estructura similar: La Ciudadela, una plaza ubicada cerca de la Ciudad de México. Esta revelación llevó a los expertos a descubrir las estructuras ocultas.

Fuera de sus implicaciones arqueológicas, los mapas lidar ofrecen una plétora de oportunidades interesantes. Los científicos pueden usar la tecnología para caracterizar la vegetación en diferentes ecosistemas o planificar esfuerzos frente a deslizamientos de tierra o tsunamis. Independientemente de su aplicación, el lidar ciertamente está haciendo un trabajo «ligero» de fantasías láser de ciencia ficción, haciendo realidad las aspiraciones de mapeo 3D.

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Trabajos citados

Bower, Bruce. «Lidar revela un posible diseño para muchos sitios ceremoniales olmecas y mayas.” Novedades científicas, 27 de octubre de 2021.

Quain, John R. «Lo que ven los coches autónomos». The New York Times, 25 de mayo de 2017.

Rodrigues, Meghie. «Láseres revelan construcción inspirada en antiguas pirámides mexicanas en ruinas mayas.” Actualidad científica, 22 de octubre de 2021.

WasserLeah A.Conceptos básicos de Lidar – Detección de luz y rango – Detección remota.” Neón, 7 de octubre de 2020.

«¿Qué es Lidar y para qué sirve?Instituto Americano de Geociencias, 2 de noviembre de 2020.

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