Cercetătorii japonezi au găsit o alternativă la GPS bazată pe raze cosmice. Soluția care poate înlocui sateliții

Satelit
Shutterstock

GPS-ul este folosit zilnic pentru navigație, servicii de livrare, transport și localizarea diferitelor dispozitive, însă tehnologia are limite importante. 

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.

Ce precizie are sistemul de navigație bazat pe raze cosmice

Tehnologia se află încă într-o etapă experimentală și nu poate înlocui GPS-ul în forma actuală.

În cadrul testelor, precizia poziționării a variat între aproximativ 2 și 25 de metri, iar sistemul a putut funcționa pe distanțe de până la aproximativ 100 de metri.

Una dintre principalele dificultăți este sincronizarea foarte precisă a ceasurilor utilizate de detectoare. Pentru stabilirea poziției trebuie măsurate diferențe extrem de mici între momentele în care muonii sunt detectați de diferitele dispozitive.

Cercetătorii consideră că îmbunătățirea stabilității și preciziei acestor ceasuri ar putea permite, în viitor, creșterea considerabilă a performanțelor sistemului.

Unde ar putea fi folosită tehnologia

Navigația bazată pe muoni ar putea deveni utilă în special în medii în care semnalele GPS nu pot pătrunde.

Printre aplicațiile avute în vedere se numără operațiunile de căutare și salvare desfășurate în subteran, monitorizarea unor structuri sau fenomene geologice, explorarea mediilor subacvatice și ghidarea vehiculelor autonome în tuneluri, mine sau alte spații închise.

Tehnologia ar putea fi utilizată și pentru roboți mobili care trebuie să se deplaseze în locuri unde sistemele convenționale de poziționare nu sunt disponibile sau suficient de precise.

Cercetarea publicată în jurnalul iScience reprezintă o demonstrație experimentală a unui sistem wireless de navigație bazat pe muoni. Deși tehnologia necesită în continuare îmbunătățiri înainte de a putea fi utilizată pe scară largă, rezultatele indică posibilitatea dezvoltării unei soluții complementare GPS-ului pentru navigația în subteran, sub apă sau în interiorul unor structuri masive.

Articol recomandat de sport.ro
Are 61 de ani, dar arată ca la 20 și e curtată în sala de forță de bărbați mult mai tineri. Cum reacționează soțul ei
Are 61 de ani, dar arată ca la 20 și e curtată în sala de forță de bărbați mult mai tineri. Cum reacționează soțul ei
Citește și...
62162279
Vaccin personalizat împotriva cancerului ovarian. 8 din 10 paciente au dezvoltat un răspuns imun în studiul clinic

Cercetătorii au testat un vaccin experimental conceput pe baza particularităților moleculare ale tumorii fiecărei paciente cu cancer ovarian.

62096678
Cea mai nouă teorie despre „neuronii” IA influențează temerile că ar putea distruge umanitatea. Cercetător: „Greu de supraestimat”

Un cercetător independent care a lucrat anterior la OpenAI a publicat joi un raport pe care unii din lumea IA îl descriu drept senzațional. 

Shutterstock armata de teracota
Cine a construit, de fapt, Armata de Teracotă din China. Descoperirile care răstoarnă o ipoteză veche de zeci de ani

O analiză a amprentelor păstrate în lutul statuilor din celebra Armată de Teracotă din China arată că la realizarea ar fi participat nu doar bărbați, ci și femei și copii.

Recomandări
Ilie bolojan luca niculesc govro administratia prezidentiala
PNL semnează astăzi acordul cu Luca Niculescu. Condițiile liberalilor pentru susţinerea pe o perioadă „limitată”

Preşedintele PNL, Ilie Bolojan, ar urma să semneze, duminică după-amiază, cu premierul desemnat Luca Niculescu, un acord de susţinere în care acesta se va angaja să păstreze ţintele de deficit asumate de România.

Imagini piloti romani drone mapn 3
Imagini din misiunea piloților români care au doborât în doar 3 minute dronele rusești deasupra Mării Negre | GALERIE FOTO

Ministerul Apărării Naționale a publicat, pe pagina oficială de Facebook, imagini surprinse în timpul misiunii desfășurate seara trecută de piloții români pentru neutralizarea celor două drone care au pătruns neautorizat în spațiul aerian al României.

Incendiu is
Iașiul a rămas fără apă caldă și căldură după explozia unui transformator la CET : „Au ars instalații pe partea electrică”

Iașiul a rămas fără apă caldă și căldură, după ce un incendiu a izbucnit sâmbătă la Centrala Electrică de Termoficare. Un transformator a explodat, iar instalațiile au fost oprite complet. 15 angajați se aflau în clădire. Din fericire, nu sunt victime.