Naar de content

De boosdoener uit het vliegtuig houden

De nieuwste beveiligingstechnieken op de luchthaven

Danpaluska, vrijgegeven in het publieke domein

Schiphol bestaat honderd jaar en het is vanzelfsprekend dat de beginjaren van het vliegen er heel anders uitzagen dan nu, ook op het gebied van beveiliging. Stapte je in de beginjaren praktisch zonder controle in een vliegtuig, nu word je van top tot teen doorgelicht. Hoe veranderde deze veiligheidsopstelling en wat zijn de nieuwste methoden om passagiers en bagage te controleren?

Nieuwe beeldtechniek Schiphol

Het is nogal onhandig: je laptop en vloeistoffen bij de controle uit de (hand)bagage halen voor een visuele inspectie. In de toekomst is dat wellicht niet meer nodig. Schiphol maakt begin november 2016 bekend dat het experimenteert met beeldtechnieken waarmee van tweedimensionale scans een driedimensionaal beeld gemaakt wordt. Beveiligers kunnen zo makkelijker ‘in’ de bagage kijken, zonder dat tassen en koffers open hoeven. Het gaat vooralsnog om een test, maar in de loop van 2017 moeten alle scanners op Schiphol beschikken over deze techniek.

Het eerst lijnvliegtuig van KLM: De Havilland DH.16.

Wikimedia Commons via CC BY-SA 4.0

Dat waren nog eens tijden. We schrijven mei 1920 en de in het jaar daarvoor opgerichte ‘Koninklijke Luchtvaart Maatschappij voor Nederland en Koloniën’ begint een lijnvlucht tussen Amsterdam en Londen. De passagiers moesten diep in de buidel tasten: 150 gulden kostte naar verluidt een enkeltje naar Groot-Brittanië. Vermoedelijk schudde je de piloot een hand en nam je met maximaal drie andere passagiers plaats in de dichte cabine van het dubbeldekkervliegtuig De Havilland DH.16. De piloot bestuurde het toestel in zijn open (!) cockpit vanaf het gras van de dan vier jaar oude luchthaven Schiphol, in twee tot drie uur naar de Britse hoofdstad.

We weten allemaal hoe vliegen is veranderd. Het aantal passagiers van KLM in het eerste jaar (345) past anno 2016 in één vliegtuig. De luchthaven Schiphol vervoert per jaar zo’n zestig miljoen passagiers. Al die passagiers gaan in een rap tempo door de strenge controles op de luchthaven. Beveiliging waar vrijwel niemand zich in de beginjaren van de luchtvaart mee bezig hield.

Dit artikel is onderdeel van een tweeluik ter gelegenheid van 100 jaar Schiphol. Lees hier hoe de luchtvaart zich in de jaren ’60 omvormde van elitevervoer tot massatransport.

Het aantal veiligheidsmaatregelen en -regels is in de jaren flink toegenomen en indrukwekkend. Röntgenscanners gaan door onze baggage, bodyscanners kijken of we niks meesmokkelen onder onze kleren, honden speurden naar explosieven en drugs, flesjes met vloeistof (boven een bepaald formaat) zijn verboden en na 11 september 2001 ging de cockpit hermetisch dicht. Het einde van die regeldruk is niet in zicht, maar door nieuwe technieken is het in de toekomst mogelijk dat we door een nóg strengere controle gaan zonder dat we het zelf doorhebben. NEMO Kennislink zet drie technieken op een rij die de beveiliging sneller maar ook minder zichtbaar maken.

Beveiliging op de luchthaven van Denver.

Danpaluska, vrijgegeven in het publieke domein

Oogbollen scannen

De klanten van het bedrijf Privium op Schiphol zijn het al gewend. Ze hoeven bij de check-in op het vliegveld alleen maar even in de camera te turen, die de passagier diep in de ogen kijkt. Een gedetailleerde afbeelding van de iris identificeert de passagiers, die hun weg naar het vliegtuig vervolgen.

Het identificeren van personen op basis van dit soort biometrische gegevens (informatie over lichaamskenmerken) is al zo oud als het paspoort. Ook de foto in het reisdocument kun je als ‘biometrisch’ beschouwen. Het gebruik van biometrie is logisch, het is de enige manier om een persoon aan een paspoort te koppelen.

Wetenschappers en wetgevers werken aan manieren om die koppeling krachtiger te maken. Zo zijn er steeds meer mogelijkheden om verschillende lichaamskenmerken te gebruiken (sinds 2009 zijn EU-lidstaten verplicht om twee vingerafdrukken op een chip in het paspoort vast te leggen). Daarnaast wordt de beveiliger steeds vaker bijgestaan door de computer als het gaat om het vergelijken van de persoon en de gegevens in het paspoort.

De iris.

Meddeto via CC BY-SA 3.0

“Er wordt al lang gewerkt aan een betere automatische gezichtsherkenning”, zegt Tanya Ignatenko, Universitair Docent Signal Processing Systems van de Technische Universiteit Eindhoven. “Doorgaans is dat nog niet zo betrouwbaar als bijvoorbeeld het vergelijken van vingerafdrukken. Er kan veel variatie in afbeeldingen van hetzelfde gezicht zitten, denk aan make-up, veroudering, bedekking van het gezicht maar ook de positie van waaruit gekeken wordt. Computers hebben daar in het algemeen moeite mee, maar waarschijnlijk zijn kunstmatige neurale netwerken die nu in ontwikkeling zijn er veel beter in.” Deze netwerken zijn wat betreft hun werking geïnspireerd op netwerken van neuronen zoals in (onze) hersenen, uitstekende gezichtsherkenners.

De kracht van biometrische gegevens is dat ze per persoon uniek zijn en behoorlijk vastliggen (zelfs eeneiige tweelingen hebben verschillende irissen en vingerafdrukken), maar uit beveiligingsperspectief vormt dat laatste ook weer een zwakte. Wat als een gekraakte database uitlekt? In principe liggen de sleutels van duizenden mensen op straat, zonder de mogelijkheid om die sleutels te vervangen. “Je wil daarom geen exacte afbeelding van bijvoorbeeld een iris opslaan in zo’n database, maar een soort afgeleide ‘sleutel’ daarvan, die je niet kan terug redeneren tot een afbeelding”, zegt Ignatenko. “Steeds als je een irisscan doet maak je een nieuwe sleutel die je vergelijkt met de sleutel in de database.”

Privacy

Dat vergelijken is natuurlijk werk voor de computer. En zoals gezegd, de computer gaat waarschijnlijk steeds meer identificatiewerk overnemen. Iganatenko denkt dat het uiteindelijk kan leiden tot een betere beveiliging, ondanks dat de bestaande systemen nog verre van perfect zijn. “Je moet niet vergeten dat mensen ook fouten maken. En natuurlijk moeten je de systemen zo ontwerpen dat er niet mee geknoeid wordt. Daar zijn methodes voor. Heb je het over automatisch gezichtsherkenning dan kun je bijvoorbeeld rekening houden met kleurpatronen van de levende huid, die te onderscheiden is van de gezichtskleur op een foto”, zegt Ignatenko.

Of we straks volautomatisch door de check gaan op basis van biometrische gegevens hangt volgens Ignatenko nog wel af van regelgeving. “Met dit soort gegevens moet de beveiliging en privacy echt op orde zijn”, zegt ze. “Als dat lukt, dan denk ik dat we veel geautomatiseerde systemen gaan zien.”

Digitaal uitkleden

Er was nogal wat ophef, toen Schiphol in 2006 vijftien zogenoemde bodyscanners kocht om het personeel te controleren op het meenemen van verboden voorwerpen of stoffen. De kritiek spitste zich op het feit dat de scanners dwars door kleding heen keken. Het personeel zag dat niet zitten. Inmiddels is het scannerpark uitgebreid en worden ook de passagiers onderworpen aan een digitale scan. De kritiek lijkt wat te zijn verstomd, ‘gevoelige’ lichaamsvormen worden softwarematig verborgen.

Scanners voor bagage bestaan al veel langer, al tientallen jaren. Dat doorlichten gebeurt met intense röntgenstraling, die je niet wil gebruiken bij passagiers. Een dermate hoge dosis kan schade aan weefsels veroorzaken, zeker de frequent flyer loopt dan een verhoogd risico. “Vliegvelden willen vooral werken met zogenoemde niet-ioniserende straling, zoals microgolven”, zegt Alexander Yarovoy professor Microwave Sensing, Signals and Systems van de Technische Universiteit Delft. “Er bestaan wel röntgenscanners voor mensen, maar die gebruiken de straling met een lage dosis.”

Maar als veilige microgolven ook geschikt zijn, waarom hebben ze de röntgenscanners dan niet helemaal verdrongen? Het heeft te maken met het feit dat microgolven doorgaans niet dóór een passagier of koffer gaan. De eerder genoemde bodyscanners kijken naar de reflecties van de golven op het lichaam van een passagier en vormen zo een driedimensionaal beeld van de persoon (het gaat wel door kleding heen). Hierbij vallen objecten op het lichaam direct op. Voor het controleren van bagage wil je ín tassen en koffers kijken, en dat gaat het snelst en best met röntgenstraling.

Een andere soort straling wordt ook onderzocht, die niet schadelijk is. Zogenoemde terahertz-straling zou veel makkelijker stoffen identificeren op basis van de hoeveelheid straling die ze doorlaten of weerkaatsen. Yarovoy is echter voorzichtig. “Ondanks dat de techniek al lang bestaat, is het nog relatief complex om er goede ontvangers voor te maken. Een groot voordeel is inderdaad dat je atomen kunt identificeren, maar de – onschadelijke – straling dringt weer nauwelijks door stoffen heen. Je kunt het al tegenhouden met een leren jas. “

Waar Yarovoy nog wel veel verbeteringen verwacht is in de snelheid van het scannen van passagiers. “Je wil de mensenstroom op een vliegveld zo min mogelijk verstoren”, zegt hij. “Het meest ideaal is al je mensen kunt controleren terwijl ze gewoon voorbij de beveiliging lopen, in tegenstelling tot het stilstaan in een scanner zoals nu gebeurt. Er zijn prototypes van scanners ontwikkeld die mensen tot op een afstand van 25 meter kunnen doorlichten. Het probleem is echter dat die scan ongeveer een seconde duurt, en dat is te lang voor bewegende objecten. Wij hebben aangetoond dat het met microgolven mogelijk is om op een afstand van een tot twee meter een scan in tien microseconden te doen, daarmee kun je in theorie een wandelend persoon checken.”

Bij het razendsnel scannen van passagiers kom je automatisch uit bij een ander punt: het interpreteren van die grote hoeveelheid scans. “Bij de eerste generatie bodyscanners op Schiphol moest er een visuele inspectie van de beelden plaatsvinden”, zegt Yarovoy. “Dat gebeurde uit privacy-overwegingen op een heel andere plek op het vliegveld. Maar dat was een erg vermoeiende taak, na een uur ‘scannen’ waren mensen vaak al uitgeput. Er is en wordt daarom veel werk gemaakt van systemen die objecten automatisch herkennen. Nu al detecteren scanners objecten die niet tot het lichaam behoren (die vervolgens gecheckt moeten worden door het personeel – red.). In de toekomst is het wellicht mogelijk dat software objecten echt identificeert.”

Honden sporen drugs en explosieven op.

U.S. Navy Mark Logico via Publiek domein

Elektronisch snuffelen

Honden zijn al jaren vast onderdeel van het veiligheidsarsenaal van luchthavens. Getraind op bepaalde stoffen pikken ze schijnbaar moeiteloos die ene koffer uit de rij met goed verborgen drugs of een explosief. Hun uitstekende neus gaat af op specifiek moleculen die de verdachte verspreidt of zijn of haar bagage loslaat. Hoe goed je iets ook inpakt, het blijkt praktisch vrijwel onmogelijk om te voorkomen dat er minuscule sporen aan de buitenkant van de verpakking achterblijven en zich verspreiden.

Beveiligers richten zich ook ‘technologisch’ op deze moleculaire sporen. Op veel vliegvelden zijn apparaten aanwezig die gebruik maken van Ion Mobility Spectrometry om zo’n chemisch spoor op te pikken. Daarvoor gaat beveiligingspersoneel met een doekje over de handen van een persoon of over de bagage. In het apparaat worden de moleculen bestraald, vluchtig gemaakt (het worden zogenoemde ionen) en door een soort tunnel gestuurd. Aan het einde van die tunnel, die typisch 15 tot 25 centimeter lang is, zit een sensor die de ‘reistijd’ van de ionen meet. Iedere chemische stof heeft een specifieke tijd nodig. Door de aankomsttijden te vergelijken met een database worden verboden stoffen er zo uitgepikt.

Het principe achter Ion Mobility Spectroscopy waarmee chemische stoffen geïdentificeerd worden. De eerste stap is het ioniseren van de stoffen, waardoor ze een lading krijgen. Onder invloed van een elektrisch veld vervolgen ze hun weg door een buis waardoor in tegengestelde richting een gas stroomt. Afhankelijk van onder andere de grootte, de lading en de vorm van de ionen bewegen ze snel of langzaam ‘stroomopwaarts’. Aan de hand van de tijd die ze nodig hebben om door de buis te bewegen kan er identificatie van een stof plaatsvinden.

Jeff Dahl via CC BY SA 3.0

Een mooie techniek, maar het kan wellicht nóg mooier. Een van de bedrijven die Ion Mobility Spectroscopy probeert te verbeteren is het Nederlandse Eye on Air, een spin-off van de Universiteit Twente. Waar de huidige apparaten relatief groot zijn en het nodig is om een monster fysiek af te nemen, ontwikkelt Eye on Air een handzame detector die de moleculen direct uit de lucht oppikt en dezelfde test doet in een veel kleinere tunnel van slechts een halve centimeter lang. Ondanks het bescheiden formaat detecteert het concentraties van minder dan een op de miljard deeltjes.

“Door direct uit de lucht te scannen, meet je sneller. Bovendien is het apparaat door de kleine meetkamer eerder klaar voor de volgende meting. Daar heb je op een druk vliegveld veel baat bij”, zegt Ewout Maaskant, directeur van Eye on Air. “Ook brengen wij de sensor veel dichter bij de bron. Dat is betrouwbaarder. Wij zien een licht en handzaam apparaat voor ons dat deeltjes uit bijvoorbeeld explosieven of drugs herkent. Maar de techniek pikt in principe veel meer op, bijvoorbeeld biologische stoffen dat in de medische wereld van toepassing is.”

Beveiligingstechnieken moeten extreem betrouwbaar zijn.

Shanghai Daddy

“In tests hebben we bij kamertemperatuur ‘dampen’ van explosieven kunnen detecteren. De techniek werkt”, zegt Maaskant. “We werken nu aan de ontwikkeling van een betrouwbaar product. Een sensor moet voor dergelijke toepassingen natuurlijk altijd dezelfde meting doen. En elk apparaat moet even goed presteren. Ik denk dat de eerste producten op basis van onze technologie volgend jaar te koop zijn.”

Uiteindelijk ziet Maaskant veel voordelen, hij zegt dat luchthavens interesse hebben in wat ze doen. “Als je het vergelijkt met speurhonden dan is deze techniek goedkoper, terwijl ze dezelfde gevoeligheid hebben. Scanners hoeft je niet intensief te trainen zoals honden, en nieuwe stoffen voeg je relatief eenvoudig toe aan de database. Het enige dat de IMS-technologie vooralsnog niet kan is het volgen van een spoor. Daarvoor heb je nog altijd honden nodig.”

Poll
Poll

Wat vind jij van de bagagecontrole op Schiphol?

ReactiesReageer