Дослідники Токійського університету створили MuWNS, бездротову навігаційну систему, яка використовує мюони. На відміну від GPS, MuWNS працює під землею та під водою, забезпечуючи точне позиціонування для пошуково-рятувальних робіт, моніторингу вулканів та автономних транспортних засобів. Мюони несприйнятливі до перешкод, і команда планує підвищити точність за допомогою атомного годинника в масштабі чіпа.
Фото: pixabay.com
Створили нову бездротову систему навігації. Надшвидкі частинки субатомного розміру, які називають мюонами, вперше у світі використовувалися для бездротового переміщення під землею.
Дослідники з Токійського університету синхронізували наземні станції виявлення мюонів із підземним приймачем. Це дозволило точно визначити положення приймача у підвалі шестиповерхового будинку.
Чому вона краща за GPS?
Оскільки система GPS не може проникати крізь скелі або воду, ця інноваційна технологія має величезний потенціал для майбутніх пошуково-рятувальних операцій, спостереження за підводними вулканами та керування автономними транспортними засобами як у підземних, так і підводних умовах.
GPS, що добре зарекомендував себе навігаційний інструмент у всьому світі, пропонує широкий спектр вигідних програм, включаючи підвищення безпеки авіаперельотів та надання карт розташування в режимі реального часу. Однак він має певні обмеження. Сигнали GPS мають меншу силу. Особливо у вищих широтах. До того ж вони можуть бути порушені або обдурені фальшивими сигналами, що замінюють справжні. З іншого боку, сигнали можуть бути заблоковані фізичними бар’єрами.
Навпаки, мюони привернули значну увагу останніми роками. Саме через їхню чудову здатність досліджувати глибини вулканів, заглядати в серце пірамід і розкривати внутрішню роботу циклонів. Крім того, мюони залишаються несприйнятливими до втручання.
«Мюони космічних променів однаково падають на Землю і завжди рухаються з тією ж швидкістю, незалежно від того, яку матерію вони перетинають, проникаючи навіть у кілометри гірських порід», — пояснив професор Хіроюкі Танака з Muographix у Токійському університеті. «Тепер, використовуючи мюони, ми розробили новий тип GPS, який ми назвали мюометричною системою позиціонування (muPS), яка працює під землею, в приміщенні та під водою».
Передісторія
Спочатку технологію розробили виявлення змін морського дна. Дослідники хотіли мати точну інформацію щодо тектонічної активності. Мати інформацію про підводний вулкан наприклад.
Для цього використали підземну систему виявлення мюонів. Назвали її MuPS. Вона використовує чотири опорні станції виявлення, розташовані над землею, щоб забезпечити точні координати для підземного приймача.
Попередні ітерації цієї технології вимагали фізичного провідного з’єднання між приймачем та наземною станцією. Це значно обмежувало мобільність. Однак в останніх дослідженнях використовуються високоточні кварцові годинники для синхронізації наземних станцій з приймачем. Комбінуючи чотири параметри, отримані від опорних станцій, із синхронізованим годинником, система точно вимірює «час прольоту» мюонів. Це свою чергу дозволяє точно визначити координати приймача. Така інноваційна система відома як мюометрична бездротова система навігації (MuWNS).
З цим також читають: Японія збудує місто майбутнього. Як виглядає?
Як проходив експеримент
Щоб оцінити навігаційні можливості MuWNS, еталонні детектори були стратегічно розміщені на шостому поверсі будівлі. Тим часом учасник, якого називали навігатором, ніс детектор-приймач на цокольний поверх.
Навігатор повільно йшов підвальними коридорами, тримаючи трубку. Замість навігації в реальному часі проводилися вимірювання для розрахунку маршруту, яким слідує навігатор, і підтвердження обраного шляху.
«Поточна точність MuWNS становить від 2 до 25 метрів з діапазоном до 100 метрів, залежно від глибини та швидкості людини, що йде. Це так само добре, якщо не краще, ніж одноточкове GPS-позиціювання над землею у міських районах», – сказав Танака. Але до практичного рівня ще далеко. Людям потрібна точність в один метр і ключем до цього є синхронізація часу».
Поліпшення цієї системи для забезпечення навігації в реальному часі з точністю до метра залежить від часу та грошей. В ідеалі команда хоче використовувати атомний годинник у масштабі чіпа (CSAC):
«CSAC вже комерційно доступні та на два порядки краще, ніж кварцовий годинник, який ми використовуємо зараз. Тим не менш, вони надто дорогі для нас, щоб використовувати зараз. Але я передбачаю, що вони стануть набагато дешевшими зі зростанням світового попиту на CSAC для мобільних телефонів», — сказав Танака.
Підсумок
У майбутньому MuWNS може полегшити навігацію для підводних роботів та спрямовувати автономні транспортні засоби у підземних умовах. За винятком атомного годинника, всі інші електронні компоненти MuWNS тепер можуть бути мініатюризовані. Це підвищує оптимізм команди щодо можливої інтеграції цієї технології до портативних пристроїв, таких як смартфони. У надзвичайних ситуаціях, таких як обвал будівель або вибух мін, MuWNS може зробити революцію в пошуково-рятувальних операціях.
Інші статті на цю тему:
- Яку нову ШІ опцію вводить Мерседес
- Google робить важливе оновлення: деталі
- Топ українських технологій, що змінюють світ: статистика
Джерело: UTokyo FOCUS.
