Использование голографических подповерхностных радиолокаторов при обследовании объектов культурного наследия
Проект РНФ № 21-19-00043

Для сохранения и научно-обоснованной реставрации материальных объектов культурного наследия требуется тщательное предварительное изучение их физического состояния и внутренней структуры. При этом должны решаться следующие основные задачи:

• определение внутреннего строения объектов;
• оценка однородности конструкционных материалов;
• выявление скрытых недокументированных элементов;
• определение наличия трещин и глубины их распространения;
• определение областей с повышенной влажностью.

Обычно для решения возникающих задач реставраторы и культурологи используют различные, апробированные на практике методы неразрушающего контроля: рентгеновскую, инфракрасную и акустическую технику, а также другие методы.

В последние годы все большее распространение получают радиоголография и радиотомография — методы интроскопии, позволяющие с помощью радиоволн визуально изучать внутреннее строение объектов, непрозрачных в оптическом диапазоне длин волн. Коллективом авторов проекта разработан новый класс приборов, работающих по данной технологии — голографические подповерхностные радиолокаторы серии «Раскан». Радиолокаторы производятся серийно и поставляются как российским покупателям, так и за рубеж. За разработку радиолокаторов «Раскан» была присуждена премия Правительства РФ в области науки и техники. Эти приборы используются для неразрушающего контроля композиционных изделий, обследования строительных конструкций, обнаружения подслушивающих устройств и в других областях. Использование радиолокаторов «Раскан» абсолютно безопасно для персонала, так как излучаемая мощность составляет всего 3–5 мВт, что на два порядка ниже уровня излучения сотовых телефонов. Это является значительным преимуществом по сравнению с рентгеновской техникой, ионизирующее излучение которой является опасным при практически любом уровне облучения, и требует принятия особых мер предосторожности. Другим достоинством подповерхностных радиолокаторов является возможность работы при одностороннем доступе к объекту, в то время как рентгеновские установки, за редким исключением, требуют доступа к объекту с двух сторон. Так работают медицинские аппараты или устройства для досмотра багажа пассажиров. Хотя рентгеновские установки обладают потенциально более высоким пространственным разрешением в силу существенно более короткой длины волны по сравнению с излучением СВЧ диапазона, эксперименты, проведенные совместно с НИИ ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ им. М.В. Ломоносова, показали, что в некоторых случаях голографические подповерхностные радиолокаторы обладают более высокой чувствительностью к дефектам конструкций по сравнению с рентгеновскими устройствами. Это связано с разным принципом взаимодействия этих типов излучения с веществом.

С помощью радиолокаторов «Раскан» уже были обследованы несколько объектов, представляющих собой культурную и историческую ценность. В частности, исследовались полы здания Сената в Санкт-Петербурге, которое переоборудовалось под Конституционный суд РФ. Два других объекта находились в Италии. Это церковь Святого Биаджио (S. Biagio) в провинции Тоскана и крест Святого Марко (Croce di San Marco) во Флоренции. Университет Падуи, Италия, использует радиолокатор «Раскан» для диагностики старинных фресок и мозаик с целью обнаружения более поздних наслоений, которые выполнялись при их ремонте и обновлении в XVI–XIX веках, когда понятий реставрации и сохранения авторского наследия не существовало . В США эти приборы использовались для диагностики деревянных конструкций старых зданий с целью выявления мест, поврежденных термитами.

Результаты этих и других исследований по приглашению Министерства культуры РФ были доложены участниками предлагаемого проекта на Международной научно-практической конференции «Наследие, наука и технологии», которая проводилась 15–16 ноября 2017 года в рамках VI Санкт-Петербургского Международного Культурного Форума, и второй Международной конференции «Second International Workshop, “Analysing Art: New Technologies – New Applications”», которая состоялась также в Санкт-Петербурге 25–27 июля 2018 года при содействии Русского музея, а также докладывались на зарубежных конференциях и публиковались в индексируемых международных научных изданиях.

Необходимо отметить, что в настоящее время методы радиоволнового обследования практически не используются для диагностики объектов культурного наследия. Исключением являются импульсные подповерхностные радиолокаторы, которые нашли достаточно широкое применение в археологии.

Исследование перспективных методов радиовидения в неоднородных средах с потерями и создание на их основе устройств для обследования объектов культурного наследия составляет основную задачу проекта. При этом необходимо решить ряд теоретических и экспериментальных задач по выбору оптимальных диапазонов длин волн в зависимости от решаемой задачи, определению метода просвечивания объекта (с односторонним, двухсторонним бистатическим или, в общем случае, многопозиционным доступом). В ходе проекта будут исследованы и разработаны методы восстановления радиоголограмм на объектах сложной формы и неоднородной внутренней структуры, которые характерны для объектов культурного наследия.

С публикациями участников проекта, связанными с обследованием объектов культурного наследия, можно познакомиться здесь.

Проект освещается в СМИ.

• Статья, выполненная в рамках проекта РНФ (Разевиг В.В., Бугаев А.С., Ивашов C.И. Сравнение вариантов зондирования "на отражение" и "на просвет" в системах радиовидения малой дальности // Журнал технической физики, 2022, том 92, вып. 11. С. 1745–1758. DOI: 10.21883/JTF.2022.11.53450.173-22) была отмечена в СМИ как результат, представляющий общественный интерес, см.: Радиовидение насквозь, Рефераты, «Наука и жизнь», № 2, 2023: https://www.nkj.ru/archive/articles/47505/?ysclid=lecy4sq3d7125586504
• Появилась публикация о работах участников проекта «Зов пустоты. Ученые подобрали ключ к тайне пирамиды Хеопса», Поиск. Еженедельная газета научного сообщества, №27, 2 июля 2021, стр. 9. Эта публикация содержит ссылку на грант РНФ: https://poisknews.ru/themes/history/zov-pustoty-uchenye-podobrali-klyuch-k-tajne-piramidy-heopsa/.
• В многотиражке МГТУ им. Н.Э. Баумана была опубликована заметка, связанная с проектом РНФ: Бауманцы исследуют пирамиды, газета Бауманец, № 8 (3601), 10.11.2021, стр. 2, https://api.www.bmstu.ru/upload/publication/19/6190cabf897ce.pdf.

По результатам исследований и публикаций по проекту РНФ 21.10.2022 было получено предложение от фирмы Blink Films, UK, подготовить видеоматериал для журнала National Geographic:
Dear Dr Ivashov,
I'm writing from Blink Films. We make award-winning documentaries and factual television for all major UK, US and international broadcasters. Our productions include BAFTA winner ’Mummifying Alan’ for Channel 4, ‘The Creative Brain’ for Netflix, long-running Smithsonian series 'Secrets', and Egyptology specials: 'Tut's Treasures' for National Geographic, 'Decoding the Great Pyramid' for NOVA/PBS and 'Valley of the Kings: The Lost Tombs' for Discovery Channel.
We're currently developing a new documentary for National Geographic, exploring the history of Egypt’s Old Kingdom. We’ve come across your recent papers “A proposed radar method for non-destructive investigation of Egyptian pyramids” and “Evaluation of the possibility of using the radiofrequency range for the survey of the Great Pyramid” and we’re very interested to learn more about your work. Are you available for a call sometime this week or next? Please let me know.

If you have any questions, please don't hesitate to ask.

Kind regards,
Georgia Reddington
Development Researcher
Blink Films, Bankstock Building,
42-44 De Beauvoir Crescent, London N1 5SB
www.blinkfilmsuk.com