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
Maya Jama a ”rupt” internetul cu ultima postare, după ce Ruben Dias s-a afișat cu noua iubită
Maya Jama a ”rupt” internetul cu ultima postare, după ce Ruben Dias s-a afișat cu noua iubită
Citește și...
O „mega-Terra” de 23 de ori mai masivă decât Pământul, descoperită de astronomi: „Nu este deloc ceea ce ne așteptam”

Astronomii au descoperit o exoplanetă neobișnuit de masivă, care pune la încercare ideile convenționale despre modul în care se formează planetele stâncoase.

100 de miliarde de dolari în Louisiana: noul vis cosmic al lui Elon Musk, sub forma unui port aerospațial

SpaceX, compania aerospațială a lui Elon Musk, intenționează să investească până la 100 de miliarde de dolari într-un nou complex de lansare în Louisiana, unul dintre cele mai ambițioase proiecte de infrastructură spațială anunțate până acum în SUA.

Roboții umanoizi cu IA, la un pas de „momentul ChatGPT”. China vrea să devină lider mondial

Industria roboților umanoizi cu inteligență artificială se îndreaptă către un „moment ChatGPT”, când creierele roboților vor putea îndeplini sarcinile date prin comenzi vocale, chiar și în medii nefamiliare.

Recomandări
Bilanțul incidentelor cu drone și mine marine din România, de la începutul războiului din Ucraina. Raportul publicat de MApN

MApN prezintă situația incidentelor cu drone și mine marine care au pătruns pe teritoriul României, încă de la începutul invaziei rusești pe scară largă în Ucraina.

Minister: Ultimul element al podului peste Siret, gata de montare. Drumul Expres Brăila-Galaţi se deschide în acest an

Secretarul de stat în Ministerul Transporturilor, Irinel Ionel Scrioșteanu, anunță că se montează ultimul element al noului pod peste Siret de pe Drumul Expres Brăila-Galați (DEx6), care va fi cel mai complex după podul peste Dunăre de la Brăila.

Au rămas fără ajutorul pentru facturile la energie pentru că au greșit CNP-ul. Peste 100.000 de cereri au fost respinse

Peste 718.000 de consumatori vulnerabili au beneficiat, în luna august, de tichetul de energie, suma totală virată de Agenţia Naţională pentru Plăţi şi Inspecţie Socială (ANPIS) în conturile de mandat poştal ridicându-se la 35,782 milioane de lei.