تلتقط 156.3 تريليون إطاراً في الثانية.. تعرف على أسرع كاميرا في العالم
⬤ نجح مهندسون في تطوير كاميرا هي الأسرع في العالم حيث وصلت إلى 156.3 تريليون إطار في الثانية.
⬤ تستطيع الكاميرا التقاط أحداث تتم على مستوى «فمتوثانية»، وهي أسرع بمليارات المرات من أفضل الكاميرات التجارية.
⬤ في حال تحويل ثانية واحدة من تصوير هذه الكاميرا إلى معدل إطارات معتاد، سيمتد الفيديو لآلاف السنين.
تخيل وجود كاميرا سريعة جداً بحيث يمكنها التقاط الأحداث التي تحدث في أجزاء من مليار من الثانية بوضوحٍ كامل. يبدو ذلك خيالاً، لكنه تحقق مؤخراً في المعهد الوطني للبحث العلمي في كندا (INRS)، حيث تمكن فريق من المهندسين، بقيادة البروفيسور جينيانج ليانج، من تطوير كاميرا علمية رائدة تُعرف باسم SCARF، لتتفوق على كل الكاميرات الموجودة حالياً بمراحل.
تمكن فريق المهندسين من تطوير SCARF لتكون أسرع كاميرا في العالم في الوقت الحالي، حيث يمكنها التقاط 156.3 تريليون إطار في الثانية. ومع أنها كاميرا عالية السرعة، فلا تتوقع منها تصوير فيديوهات انفجار البالونات والرصاص الذي يخترق تفاحة إذ أن هذه الأحداث عالية السرعة شديدة البطء بمقاييس هذه الكاميرا.
تم تصميم الكاميرا لتسجل أحداث كونية فائقة السرعة مثل كيف تعلق نبضة من الضوء في الفضاء، وهو ما سيساعد في علم المواد والفيزياء والأحياء وغيرها من الفروع العلمية ذات الصلة.
يُجدر بالذكر أن معهد INRS يقوم بتطوير تكنولوجيا التصوير عالية السرعة الخاصة به منذ عشر سنوات تقريباً. ونجح الخبراء خلال هذه المدة الزمنية بزيادة السرعة في كاميراته على مراحل، إذ حقق 100 مليار إطار في الثانية، وتبعها بـ 10 تريليون ومن ثم 70 تريليون إطار في الثانية، والآن مع تطوير كاميرا SCARF، وصل الرقم إلى 156.3 تريليون إطار في الثانية.
لإدراك سرعة تصوير الكاميرا، من الممكن مقارنتها مع أسرع كاميرات الهواتف الذكية المتاحة، والتي عادة ما يكون سقف قدراتها هو بضع مئات من الإطارات في الثانية. كما يمكن النظر للموضوع بالمقارنة مع كون الأفلام تبث بسرعة 24 إطاراً في الثانية فحسب، كما يتم عرض البرامج التلفزيونية بمعدلات قلما تتجاوز 60 إطاراً في الثانية. لذا وإن قارنا ذلك مع قدرات هذه الكاميرا، فمن الممكن لثانية واحدة من تصويرها أن تمتد لعشرات آلاف السنين من الطول في حال حولناها إلى معدل إطارات «معتاد».
تبعث كاميرا SCARF نبضة ليزر قصيرة جداً متغيرة التردد، والتي تمر بعد ذلك عبر الحدث أو الجسم الذي يتم تصويره. في الواقع، يحدث ما يلي: تُسجّل الكاميرا الحدث أولاً عند الأطوال الموجية الحمراء، ثم عند الأطوال الموجية البرتقالية والصفراء ثم على طول الطيف وصولاً إلى البنفسجي. نظراً لأن الحدث الذي يتم التقاطه يحدث بسرعة كبيرة، فإنه بحلول الوقت الذي يصل فيه كل لون لاحق إليه، فإنه يبدو مختلفاً في النهاية، مما يسمح للكاميرا بالتقاط الحدث بأكمله في فترة زمنية قصيرة لكن ذلك مشروط.
يتم تمرير الطيف بأكمله بعد ذلك من خلال نظام الانعكاسات والتركيز في الكاميرا، ويتم تغذيته بعدها إلى المستشعر في شكل مصفوفة CCD. يصبح كل شيء حينها بسيطاً حيث يتم نقل البيانات إلى الحاسوب، وهناك تأخذ الصورة شكلها المفهوم لعين المستخدم.
يتم استخدام التصوير بسرعة مماثلة في رصد أحداث لا تدوم أكثر من فمتوثانية واحدة. إذا تخيلنا مقياساً مفهوماً للإنسان، فالفرق بين فمتوثانية وثانية هو من نفس رتبة الفرق بين ثانية و32 مليون سنة.
ستكون الكاميرا الجديدة قادرة على رصد ظواهر كونية لا يُمكن تصويرها بالكاميرات التقليدية، وسيتم استغلالها في أبحاث الفلك والفضاء. وقد تم الاتفاق على تطوير إصدارات تجارية بالفعل من الكاميرا بالتعاون مع بعض الشركات الكندية مثل Axis Photonique وFew، والتي من المتوقع أن تُلبّي احتياجات المؤسسات العلمية الأخرى ومراكز الأبحاث، مما سيُحدث طفرة علمية في مجال التصوير فائق السرعة.
