Semnalele transmise de sateliți pot deveni foarte slabe sau pot dispărea complet în subteran, sub apă ori în interiorul unor clădiri. Cercetătorii din Japonia testează o alternativă care folosește particule generate de razele cosmice pentru stabilirea poziției.
O echipă de la Universitatea din Tokyo, coordonată de profesorul Hiroyuki Tanaka, a dezvoltat un sistem denumit Wireless Muometric Navigation System (MuWNS). Tehnologia utilizează muoni, particule subatomice care se formează atunci când razele cosmice ajung în atmosfera Pământului și interacționează cu particulele din aer.
Spre deosebire de semnalele radio utilizate de GPS, muonii au capacitatea de a traversa cantități mari de materie, inclusiv beton, rocă și apă. Această proprietate îi face interesanți pentru dezvoltarea unor sisteme de navigație în locurile în care tehnologiile bazate pe sateliți nu pot fi utilizate.
De ce GPS-ul nu funcționează în subteran sau sub apă
GPS-ul stabilește poziția unui dispozitiv prin măsurarea semnalelor transmise de sateliți aflați pe orbită. Pentru o localizare precisă sunt necesare, în mod obișnuit, semnale provenite de la cel puțin patru sateliți.
Undele radio utilizate de sistem au însă dificultăți în a traversa obstacole precum pereții groși, rocile sau apa. Din acest motiv, precizia GPS poate scădea în interiorul clădirilor și în zonele urbane foarte dense, iar semnalul poate deveni indisponibil în subteran sau sub apă.
În plus, sistemele de navigație prin satelit pot fi afectate de bruiaj sau de falsificarea intenționată a semnalelor, cunoscută sub denumirea de „spoofing”.
Cum pot fi folosiți muonii pentru navigație
Muonii ajung în mod natural la suprafața Pământului ca rezultat al interacțiunii razelor cosmice cu atmosfera. Aproximativ 10.000 de astfel de particule ar ajunge, în fiecare minut, pe fiecare metru pătrat de suprafață terestră.
O caracteristică importantă a muonilor este capacitatea lor de a pătrunde prin materiale prin care undele radio nu pot trece. Particulele își pierd treptat energia în funcție de cantitatea și densitatea materiei traversate, dar unele pot străbate volume mari de rocă sau beton.
Pornind de la această proprietate, cercetătorii au dezvoltat un sistem în care mai multe detectoare amplasate în poziții cunoscute joacă un rol asemănător sateliților GPS. Poziția unui detector mobil poate fi calculată prin compararea momentelor în care aceiași muoni sunt identificați de stațiile de referință și de dispozitivul aflat în mișcare.
Sistemul a fost testat într-un subsol
Pentru testarea versiunii wireless a tehnologiei MuWNS, cercetătorii au instalat patru stații de referință la etajul al șaselea al unei clădiri.
Un membru al echipei a coborât ulterior în subsol, unde a parcurs mai multe coridoare având asupra sa un detector portabil de muoni.
Pe baza informațiilor înregistrate simultan de detectorul mobil și de stațiile amplasate la etajele superioare, cercetătorii au putut reconstitui traseul parcurs în subsol, într-un spațiu în care semnalul GPS convențional nu putea fi utilizat corespunzător.
Experimentul a demonstrat că navigația bazată pe muoni poate funcționa în interiorul unor structuri solide și în zone inaccesibile sistemelor clasice de poziționare prin satelit.
