Koniec GPS coraz bliżej. Nowy system przeszedł pierwsze testy
Wszyscy korzystamy z GPS. Mamy go w telefonach, samochodach. Pomaga nam na co dzień i w dalekich podróżach. Jednak pomimo swej powszechności system ten nie jest niezawodny na całym globie.
Są na Ziemi miejsca, gdzie ludzie potrzebują nawigacji satelitarnej, ale nie mogą liczyć na GPS. Sygnały GPS są bowiem słabsze na wyższych szerokościach geograficznych, czyli w pobliżu biegunów i mogą być zagłuszane lub fałszowane (gdy fałszywy sygnał zastępuje autentyczny).
Sygnały GPS mogą być również odbijane od powierzchni takich jak ściany, zakłócane przez drzewa i nie mogą przechodzić przez budynki, skały lub wodę. Co wtedy? Naukowcy z Japonii mają propozycję.
Innowacyjna technologia, która jest dziełem naukowców z Uniwersytetu Tokijskiego, po raz pierwszy na świecie wykorzystuje superszybkie, subatomowe cząstki znane jako miony. Co więcej, nawigacja oparta na mionach działa również pod Ziemią. System ten wykorzystuje stacje naziemne, i koordynuje ich wskazania z podziemnymi odbiornikami, które podobnie jak stacje wykrywają miony, aby wskazać dokładną lokalizację.
To duża korzyść w porównaniu z GPS, który jest nieskuteczny, jeśli jesteśmy pod ziemią, a pomiędzy nami a satelitami znajdują się np. skały lub woda. Dlatego właśnie nowa technologia jest szczególnie obiecująca dla przyszłych zastosowań przy misjach poszukiwawczych i ratowniczych, monitorowaniu aktywności podwodnych wulkanów i kierowaniu autonomicznymi pojazdami w środowiskach podziemnych i podwodnych.
Czym są miony?
Miony to nano cząstki, które istnieją tylko przez 2,2 mikrosekundy (milionowe części sekundy), ale ponieważ potrafią podróżować w próżni z prędkością światła (300 tys. km/s) mają i tak wystarczająco dużo czasu, aby dotrzeć do Ziemi z atmosfery i przeniknąć głęboko pod powierzchnię Ziemi.
Do tej pory można było usłyszeć o mionach w związku z ich zdolnością do przenikania w głąb wulkanów, egipskich piramid czy do wnętrza cyklonów. Miony spadają na Ziemię stale i często na całym świecie (około 10 000 na metr kwadratowy na minutę) i nie można nimi w żaden sposób manipulować.
Jak wyjaśnia profesor Hiroyuki Tanaka z Uniwersytetu Tokijskiego:
Miony promieniowania kosmicznego spadają równomiernie na całej Ziemi i zawsze podróżują z tą samą prędkością, niezależnie od materii, którą przemierzają, penetrując nawet kilometry skał. Teraz, wykorzystując miony, opracowaliśmy nowy rodzaj GPS, który nazwaliśmy muometrycznym systemem pozycjonowania (muPS), który działa pod ziemią, w pomieszczeniach i pod wodą.
MuPS został początkowo stworzony, w celu wykorzystania do badań dna morskiego i jego zmian spowodowanych przez podwodne wulkany lub ruchy płyt tektonicznych. Wykorzystuje on cztery naziemne stacje referencyjne wykrywające miony, które zapewniają współrzędne dla odbiornika wykrywającego miony pod powierzchnią.
Więcej na temat najnowszych technologii i wynalazków możecie przeczytać na Spider's Web:
„Nawigator" w piwnicy
Aby przetestować zdolność nawigacyjną systemu, detektory referencyjne zostały umieszczone na szóstym piętrze budynku, podczas gdy badacz - „nawigator" zabrał detektor odbiornika do piwnicy. Powoli chodził w górę i w dół korytarzami piwnicy, nosząc odbiornik. Zamiast jednak prowadzić nawigację w czasie rzeczywistym, naukowcy wykonali pomiary, które wykorzystano później do obliczenia trasy i potwierdzenia obranej ścieżki.
Jak przyznał wspomniany profesor Tanaka, dokładność sytemu, na razie nie powala na kolana:
Obecna dokładność MuPS wynosi od 2 do 25 metrów, z zasięgiem do 100 metrów, w zależności od głębokości i prędkości idącej osoby. Jest to tak samo dobre, jeśli nie lepsze, niż jednopunktowe pozycjonowanie GPS nad ziemią w obszarach miejskich. Ale wciąż jest to dalekie od poziomu praktycznego. Ludzie potrzebują dokładności jednego metra, a kluczem do tego jest synchronizacja czasu.
Udoskonalenie tego systemu tak, by można było go używać do nawigacji w czasie rzeczywistym z dokładnością co do jednego metra, zależy teraz od czasu i pieniędzy, jakie uda się zdobyć badaczom na kontynuowanie prac. Idealnym rozwiązaniem byłoby zastosowanie zegarów atomowych w skali chipowej (CSAC). Są one dostępne na rynku i wykazują dokładność lepszą o dwa rzędy wielkości niż zegary kwarcowe, których użyto w omawianym teście. Mają jednak jedną wadę: Są naprawdę drogie. Naukowcy liczą jednak na to, że wraz ze wzrostem światowego zapotrzebowania na technologię CSAC dla telefonów komórkowych będą one coraz tańsze.
MuPS może kiedyś być wykorzystany do nawigowania robotami pracującymi pod wodą lub prowadzenia autonomicznych pojazdów pod ziemią. Oprócz zegara atomowego wszystkie inne elementy elektroniczne MuPS można teraz zminiaturyzować, więc zespół badaczy ma nadzieję, że ostatecznie będzie można go zamontować w urządzeniach przenośnych, takich jak smartfony. W sytuacjach awaryjnych, takich jak zawalenie się budynku (co w nękanej trzęsieniami ziemi Japonii jest realnym zagrożeniem) lub kopalni, może to w przyszłości zmienić możliwości, jakimi będą dysponować zespoły poszukiwawczo-ratownicze.
