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Microfono laser: la tecnologia spia sovietica che sta tornando in auge

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Cos’è un microfono laser?

Microfono laser è un qualsiasi dispositivo che utilizza un raggio laser o ottico per recuperare informazioni audio, in gran parte questi dispositivi utilizzano il disturbo meccanico del raggio laser attraverso la deflessione per interpretare le vibrazioni causate dai suoni (come il linguaggio umano).

La storia di questi ordigni inizia alla fine della Seconda Guerra Mondiale ed è un esempio di vera e propria tattica di spionaggio utilizzata dai sovietici per monitorare Stati Uniti, Inghilterra e Francia durante la Guerra Fredda.

Un cavallo di Troia risonante passivo

Nel luglio del 1945, un gruppo di boy scout russi sovietici entrò nell’ufficio dell’ambasciatore degli Stati Uniti, William Averell Harriman, con un dono che rappresentava l’amicizia della Russia con gli Stati Uniti.

All’insaputa di Harriman, la scultura in legno del sigillo degli Stati Uniti d’America conteneva un nuovo dispositivo di ascolto radio, realizzato a mano da un certo Lev Sergeyevich Termen , in seguito Leon Theremin (sì, quel Theremin).

Dal 1945 al 1952, il dispositivo radio, da allora soprannominato “The Thing”, sarebbe passato inosservato all’intelligence americana.

Le spie sovietiche avrebbero utilizzato il microfono laser nascosto all’interno di una piccola cavità, scolpita all’interno del sigillo per intercettare conversazioni vitali sulla sicurezza americana durante la Guerra Fredda.

Il microfono funzionava come una sorta di microfono a cavità risonante passiva.

La sottile impiallacciatura di legno sul becco dell’aquila della foca funzionava come un diaframma che, mentre i funzionari degli Stati Uniti parlavano all’interno della stanza, fluttuava e cambiava le dimensioni dello spazio all’interno della cavità.

Questi cambiamenti nelle dimensioni della cavità, hanno cambiato la capacità del circuito all’interno, che potrebbe quindi essere decodificato come suono . 

Il progetto del microfono laser

È importante sottolineare che il microfono non richiedeva batterie, dandogli una durata sostanzialmente illimitata.

Gli ufficiali dell’intelligence sovietica puntano un raggio a microonde a bassa potenza (a circa 330 MHz) nell’ambasciata da un edificio vicino.

Quell’energia sarebbe entrata nella cavità all’interno della Cosa, sarebbe stata alterata dai suoni all’interno e sarebbe stata riflessa dall’antenna della radio, solo per essere captata di nuovo dai sovietici.

(Questo stesso principio è utilizzato oggi nei moderni scanner RFID !)

Sotto il comando di Lavrentiy Beria, uno dei capi della polizia segreta più influenti e terrificanti della Russia di Stalin, Leon Theremin aveva segretamente intercettato l’ambasciata degli Stati Uniti in Russia, senza mai mettere piede tra le loro mura. 

Attraverso questo atto di spionaggio, l’Unione Sovietica sarebbe stata al corrente delle conversazioni all’indomani della seconda guerra mondiale, della cena di congratulazioni con il generale Dwight D. Eisenhower e di innumerevoli riunioni strategiche top-secret tenutesi presso l’ambasciata. Ma Beria pretendeva di più dalla tecnologia del Theremin. 

Operazione Snowstorm il primo microfono laser

L’obiettivo finale era la sorveglianza wireless completa, mentre il microfono direzionale contenuto all’interno di The Thing era utile, richiedeva il dispositivo specifico piantato all’interno del luogo di spionaggio.

Così, nel 1947, Theremin iniziò a lavorare a un progetto intitolato Operazione Buran, “tempesta di neve” in russo.

Buran lavorerebbe su principi simili a quello di The Thing, un “illuminatore” alimentato come quello dei raggi a microonde, un diaframma su un bordo di una cavità che potrebbe risuonare attraverso i disturbi causati dal linguaggio umano e un rivelatore che potrebbe interpretare quelle vibrazioni . 

Nuove applicazioni nello spionaggio

Questa volta, la tecnologia sarebbe molto più applicabile allo spionaggio quotidiano svolto dalle forze sovietiche.

L’illuminatore? Un raggio infrarosso a bassa potenza.

Il diaframma? Una finestra di vetro.

La cavità? Un’intera stanza all’interno di un edificio.

Il rivelatore? Un interferometro, che captava il riflesso del raggio infrarosso dalla finestra.

A rigor di termini, Theremin aveva inventato un modo per puntare un laser su una data finestra di vetro, interpretare le sue vibrazioni causate dal linguaggio umano e ascoltare le conversazioni in corso all’interno della stanza.

La tecnologia non era esente da problemi, il rumore del segnale era generato da complessità all’interno del vetro.

Se c’erano condizioni prevalenti, come nebbia, pioggia o, ironia della sorte, neve, il microfono laser non era in grado di riflettere correttamente sulla finestra di vetro ed essere rilevato dall’interferometro.

Mentre Buran potrebbe funzionare a distanze fino a seicento piedi, qualsiasi distanza ulteriore si dimostrerebbe troppo diffusa per recuperare in modo affidabile le vibrazioni dalla finestra, a causa della divergenza del raggio.

La tecnologia vedrebbe l’uso in operazioni segrete da parte dell’Unione Sovietica durante la Guerra Fredda e guadagnerebbe segretamente al Theremin il Premio di Classe I, la più alta decorazione data all’interno del regime di Stalin.

Poco dopo, Lavrentiy Beria avrebbe arruolato Leon Theremin per spiare lo stesso Stalin.

Il che avrebbe fatto finire Theremin in prigione per una condanna sorprendentemente leggera di nove anni, dopodiché avrebbe condotto una vita riservata, facendo volontariato per il KGB negli anni ’60 e poi lavorando come professore di fisica all’Università statale di Mosca negli anni ’70.

Esplorazione moderna dei microfoni laser

Sebbene la tecnologia del microfono laser si trovi ora da qualche parte tra la sperimentazione della Guerra Fredda e la fantascienza impiegata da franchise cinematografici come James Bond o Mission Impossible, non ha completamente lasciato il regno del progresso moderno. 

In un documento di ricerca del MIT del 2017 , gli studenti laureati Mark Chounlakone e Julian Alverio sono stati in grado di utilizzare tecniche simili al Theremin per recuperare l’audio da un puntatore laser portatile e da un modulo ricevitore con grande precisione.

Il documento, che delinea i circuiti e le apparecchiature utilizzate per realizzare il microfono, ha ulteriormente alimentato l’interesse per l’argomento da parte di altri eminenti ricercatori.

Un documento dell’International Association for Cryptologic Research descrive la creazione di un processo simile che richiede il monitoraggio di una lampada o di una lampadina all’interno di una stanza target.

È stato possibile decodificare le fluttuazioni nella luce emessa da una fonte di luce esistente e quindi riprodurle come audio.

Questa tecnica ha applicazioni ancora più ampie dove non sono presenti finestre o altre condizioni che rendono non disponibili puntatori laser o raggi IR a bassa energia. 

Videomicrofoni e futuro

Inoltre, dal programma CSAIL (Computer Science & Artificial Intelligence Laboratory) del MIT, un processo che combina molte delle strategie di cui sopra ha permesso ai ricercatori di riprendere video attraverso una finestra e attraverso la deformazione di oggetti all’interno della stanza, ricostruire la musica e il linguaggio umano.

Tali oggetti includevano sacchetti di trucioli e foglie di piante, che agiscono come una sorta di diaframma che devia quando si parla.

Nel 2020 è emersa la preoccupazione tra gli sviluppatori di aspirapolvere robotici, che i loro sensori LiDAR integrati avrebbero consentito il verificarsi di simili attacchi di intercettazione del microfono laser.

Il rumore del segnale è ancora una preoccupazione in tutte queste tecniche e i progressi nell’apprendimento del computer e nell’intelligenza artificiale consentono di rilevare anche i cambiamenti sub-pixel nel video come deviazioni che possono quindi essere convertiti in un segnale audio. 

Dai primi anni ’40 ai progressi ottici all’avanguardia di oggi, è stato tracciato un percorso che potrebbe presto consentire a chiunque disponga di una semplice fotocamera o di un puntatore laser portatile di eseguire un piccolo spionaggio per conto proprio, a patto di rispettare la legge.

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