Améliorer la rapidité et la sécurité des contrôles de sécurité dans les aéroports

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Pendant des décennies, les aéroports du pays ont utilisé des nez canins sensibles pour détecter les explosifs dissimulés. Bien que cette flotte à quatre pattes ait été efficace et efficiente, les chercheurs n’ont pas encore mis au point une méthode mécanique capable d’imiter leurs capacités.

Sasha Wrobel et Ta-Hsuan Ong dirigent une équipe de chercheurs du groupe des technologies biologiques et chimiques du MIT Lincoln Laboratory pour tenter de trouver un moyen. La recherche de l’équipe s’appuie sur les travaux en cours du laboratoire pour créer et utiliser un spectromètre de masse pour aider à former des chiens renifleurs de bombes, un projet soutenu par le programme canin de détection de la Direction des sciences et de la technologie (S & T) du département de la Sécurité intérieure (DHS). Wrobel et Ong utilisent le spectromètre pour mesurer les vapeurs explosives afin de comprendre les exigences pour la création d’un système de détection d’explosifs opérationnel. Ce système fonctionnerait en tandem avec la flotte canine pour améliorer les systèmes de sécurité aéroportuaires actuels.

Le DHS S & T parraine également ce travail par le biais du programme Next-Generation Explosives Trace Detection (NextGen ETD), qui a été lancé pour rester en avance sur l’évolution du paysage du développement explosif par les adversaires à l’intérieur et à l’extérieur du pays.

Empreintes de vapeur

Les aéroports ont deux niveaux de contrôle des bagages à main. L’une d’entre elles est lorsque les passagers placent leurs effets personnels sur un tapis roulant qui passe à travers un appareil à rayons X. Une autre est lorsqu’un sac est poussé sur le côté et qu’un agent de la Transportation Security Administration (TSA) ouvre le sac pour vérifier le contenu et utilise un écouvillon sur le sac pour rechercher des résidus d’explosifs. Dans certains cas, les chiens jouent également un rôle dans le contrôle de sécurité en complément de l’écouvillonnage.

Alors que les écouvillons détectent les résidus explosifs par contact et analyse chimique, les chiens les détectent en reniflant les signatures de vapeur. L’air est plein de particules et de gaz, tels que l’eau, l’acétone des plantes et des arbres, et même l’éthanol du désinfectant pour les mains. Les explosifs laissent également leur marque dans l’air. La détection sans contact qui utilise ces signatures de vapeur a le potentiel d’être beaucoup plus rapide que les écouvillons. Wrobel, Ong et l’équipe cherchent à comprendre les spécifications technologiques nécessaires pour ce faire en collectant des données de signature avec le spectromètre.

« Le spectromètre de masse échantillonne l’air autour d’un article, puis ionise les vapeurs émises par l’échantillon », explique Wrobel. « Selon la façon dont ces produits chimiques s’ionisent, nous pouvons identifier les vapeurs chimiques en analysant les modèles de masse, de charge et de fragmentation rapportés dans les données de spectres de masse. »

Jusqu’à présent, l’équipe de recherche a mené trois phases de tests. Les tests ont été effectués au champ de tir d’explosifs de l’Université du Rhode Island, qui fait partie du programme Awareness and Localization of Explosives-Related Threats (ALERT) de la Northeastern University, un centre d’excellence multiuniversitaire du DHS. Sur le champ de tir, l’équipe a utilisé le spectromètre de masse pour mesurer l’air autour de près de 100 échantillons d’explosifs différents dissimulés dans diverses configurations d’emballage.

Ils ont recueilli plusieurs milliers de mesures pour comprendre comment les différentes configurations d’échantillons influencent les signatures de vapeur des explosifs dissimulés. L’équipe prévoit également d’utiliser ces données pour évaluer l’impact des algorithmes de traitement des données sur les performances des instruments et de la détection.

L’objectif final est d’utiliser les données recueillies par l’équipe pour dresser une liste des exigences relatives à l’élaboration d’un instrument opérationnel. Le DHS peut utiliser cette liste pour décider comment procéder pour contacter les partenaires de l’industrie afin de développer la technologie nécessaire et de coordonner leurs efforts avec des partenaires similaires en Europe, dirigés par la Conférence européenne de l’aviation civile. Bien qu’il reste encore beaucoup de travail à faire avant que l’équipe puisse comprendre pleinement ce qu’il faudrait pour construire un système de détection sans contact, ils sont optimistes.

« L’élaboration et l’amélioration de méthodes de détection des explosifs permettraient de rationaliser l’expérience et la sécurité des passagers lors du contrôle de sécurité dans les aéroports, tout en soutenant la technologie pour rester résilient face aux menaces à la sécurité nouvelles et en évolution », a déclaré M. Wrobel.

Détection sous tous les angles

La recherche sur la détection des vapeurs n’est qu’un exemple de la participation du laboratoire au programme NextGen ETD. Le Groupe des technologies biologiques et chimiques participe également à un projet visant à créer des écouvillons plus efficaces pour les points de contrôle de sécurité et étudie la possibilité d’utiliser des lasers infrarouges pour détecter les particules explosives sur les bagages.

« La technologie de base s’appelle l’imagerie infrarouge à ondes longues », explique Bill Barney, qui dirige le programme laser infrarouge. « Il utilise un laser qui est balayé sur une surface, et la lumière laser diffusée a un spectre. Certaines des longueurs d’onde de la lumière dans ce spectre sont absorbées par des explosifs, ce qui signifie que le spectre contient une empreinte digitale de l’explosif que nous pouvons détecter.

Cependant, la méthode infrarouge est compliquée par l’encombrement et les fausses alarmes. Certains matériaux absorbent la lumière de la même manière que les explosifs, il est donc nécessaire de pouvoir les différencier. Barney et son équipe se sont tournés vers l’apprentissage automatique pour résoudre ce problème, qui est mieux à même de démêler des données complexes et d’établir des liens entre des points de données que les humains peuvent ne pas voir.

« L’année dernière, nous avons très bien réussi à détecter de faibles niveaux d’explosifs sur nos échantillons d’essai, ce qui est prometteur », explique Barney. « Mais il reste beaucoup d’ingénierie et de science à faire avant de pouvoir faire fonctionner ce type de système dans un aéroport. »

Rod Kunz, qui est un chef associé du groupe des technologies biologiques et chimiques, affirme que la participation du Lincoln Laboratory au programme NextGen ETD occupe un créneau important.

« Les principaux acteurs de ce programme sont l’industrie – les entreprises qui vendent des choses à la TSA pour les utiliser dans les aéroports », explique Kunz. « Notre rôle est d’essayer de comprendre si d’autres technologies fonctionneraient pour les besoins des aéroports, s’il y a d’autres concepts avancés qui devraient être envoyés à l’industrie pour qu’elle réponde, ou s’il y a des directions que l’industrie ne pense tout simplement pas valoir la peine d’être poursuivies et que le laboratoire pourrait essayer à la place. Nous essayons de combler les lacunes que l’industrie et les processus d’approvisionnement normaux sont incapables de combler. »

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