06.10.2014 - Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF)

Sensornetzwerk spürt illegalen Bombenbau auf

Ein Netzwerk aus verschiedenen Sensoren soll zukünftig die illegale Herstellung von Bomben frühzeitig aufdecken. Spuren an Türklinken, im Abwasser oder auch in der Luft werden von den Sensoren detektiert und die Daten in einer Einsatzzentrale aggregiert. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF entwickelt hierfür eine bildgebende Lasertechnik, die eine genaue Lokalisierung der Gefahrstoffe ermöglicht.

Mit nur wenigen Hilfsmitteln und leicht zugänglichen Materialien wie Kunstdünger können Terroristen relativ einfach Bomben herstellen. Nicht immer gelingt es den Sicherheitskräften die Anschläge zu vereiteln und die illegalen Werkstätten rechtzeitig aufzuspüren. Doch der Bombenbau hinterlässt Spuren: Reste des Kunstdüngers bleiben an Treppenstufen und Türklinken haften, Abfallprodukte aus der Herstellung gelangen in die Kanalisation und lagern sich in Luftschächten ab. Bislang ist keine Technologie kommerziell verfügbar, die den illegalen Bombenbau in einem frühen Stadium systematisch aufdeckt. Nun haben Forscher im Rahmen des EU-Projekts »Emphasis« ein Sensornetzwerk entwickelt, das solche Aktivitäten möglichst frühzeitig detektieren und präzise lokalisieren soll. Auf dem Testgelände der staatlichen FOI (Swedish Defence Research Agency) bei Grindsjön in Südschweden haben sie gezeigt, wie eine einfache Küche, die zur Herstellung von Sprengsätzen verwendet wurde, aufgespürt werden kann.

Unterschiedliche Sensoren senden Daten an Einsatzzentrale

Um die Fehlalarmrate möglichst gering zu halten, sind unterschiedliche Sensortechnologien zur frühzeitigen und präzisen Lokalisierung des illegalen Bombenbaus im Einsatz. Die Sensoren werden an unterschiedlichen Stellen, wie etwa auf Hochhäusern oder in Abwasserkanälen, platziert. So können Abfallprodukte, die bei der Herstellung von Sprengsätzen und Bomben entstehen, frühzeitig entdeckt werden. In der Einsatzzentrale fließen die Daten aller Sensoren zusammen und werden automatisch ausgewertet. Bei Verdacht schlägt das System Alarm. Mit Hilfe von laserbasierten Messtechniken können die Sicherheitskräfte dann die Bombenwerkstatt aus der Distanz genauer lokalisieren. Das Infrarotlaser-System des Fraunhofer IAF aus Freiburg wertet die Daten aus der spektroskopischen Messung direkt aus und zeigt die Ergebnisse auf einem Monitor an.

»Unsere Lasertechnologie kann bereits geringe Spuren von Gefahrstoffen aus einer Entfernung von etwa 20 Metern zuverlässig detektieren«, erklärt Dr. Frank Fuchs, der das Projekt am Fraunhofer IAF leitet. Damit wird das Sicherheitsrisiko für die Einsatzkräfte reduziert. Die eingesetzten Quantenkaskadenlaser emittieren im Infrarotbereich und stellen so keine Gefahr für das menschliche Auge dar. Der Wellenlängenbereich zwischen 7,5 und 11 Mikrometern eignet sich für die Sensorik ohnehin besonders gut: die Moleküle von organischen Verbindungen absorbieren in diesen Wellenlängen sehr stark. Chemische Verbindungen weisen in diesem Bereich spezifische Absorptionslinien auf. Anhand dieses charakteristischen »Fingerabdrucks« können sie exakt bestimmt werden.

Quantenkaskadenlaser können viele Probleme der Sensorik lösen

Die laserbasierte Spektroskopie in Kombination mit einer Echtzeit-Visualisierung der Messergebnisse kann zukünftig viele Probleme der Sensorik lösen. An Flughäfen oder Bahnhöfen kann die Lasertechnologie zur Prüfung von verdächtigen Gepäckstücken auf Explosivstoffe hin eingesetzt werden. Auch in der Kontrolle von Lebensmitteln, Medikamenten oder Trinkwasser verspricht sie schnelle und präzise spektroskopische Messungen ohne aufwändige Laboruntersuchungen. In Fabriken und Produktionshallen könnte der Entstehungsort von Verunreinigungen schneller gefunden werden. »Quantenkaskadenlaser können grundsätzlich überall eingesetzt werden, wo die chemische Natur einer Oberfläche oder deren Veränderung durch Verunreinigungen von Interesse ist«, sagt Fuchs. »Da unsere Laser breit abstimmbar sind, können sie spezifisch für verschiedene Fragestellungen weiterentwickelt werden und die Basis für hochsensible Sensoren in unterschiedlichen Anwendungen bilden«.

Über das Projekt

Ziel des EU-Projekts EMPHASIS (Explosive Material Production Hidden Agile Search and Intelligence System) ist die Entwicklung eines Systems zur Detektion der illegalen Herstellung von Bomben und unkonventionellen Spreng- und Brandvorrichtungen in urbanen Räumen. Das Projekt wird im Rahmen des Seventh Framework Programme (FP7) von der EU gefördert. Unter der Koordination der staatlichen FOI (Swedish Defence Research Agency) arbeiten folgende Partner in dem Projekt zusammen: die Fraunhofer-Institute für Angewandte Festkörperphysik IAF und für Chemische Technologie ICT aus Deutschland, die Niederländische Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung TNO, das Institut National de Police Scientifique aus Frankreich und die Firmen Cascade Technologies aus Schottland, Morpho S.A. aus Frankreich, sowie VIGO System S.A. aus Polen.

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