Квантовая система навигации без использования спутников, показанная в "Теории Большого Взрыва", изобретена в реальности

Квантовая система навигации без использования спутников, показанная в "Теории Большого Взрыва", изобретена в реальности

Национальная лаборатория США Sandia разработала вакуумную камеру размером с авокадо, изготовленную из титана и сапфира, которая в один прекрасный день сможет использовать квантово-механические датчики для обеспечения точной навигации без необходимости использования спутников.

Всего за несколько десятилетий GPS превратилась из военной технологии в популярное гражданское технологическое решение для множества повседневных применений. Современное общество в значительной степени зависит от этих приложений, использующих GPS. Однако система глобального позиционирования не всегда доступна в таких местах, как высокие полярные широты или глубокие горные долины. Кроме того, сигналы GPS могут быть заблокированы или заглушены.

Уязвимость систем GPS обусловлена их зависимостью от созвездий спутников, вращающихся вокруг Земли. Эти спутники излучают сигналы с метками времени, которые синхронизируются с атомными часами. GPS-приемники используют эффект Доплера в сигналах спутников для чрезвычайно точного расчета положения и скорости приемника. Если эти сигналы прерываются или повреждаются, система выходит из строя.

Альтернатива — это технология, которая первоначально была разработана для военных ракет во время Второй мировой войны и обычно используется на подводных лодках при погружении. Называемая «инерциальным наведением», она представляет собой полностью автономную систему, которая использует гироскопы и акселерометры для расчета местоположения навигационного устройства по отношению к фиксированной известной позиции.

Проблема в том, что, как и GPS, инерциальные системы наведения должны быть очень точными и иметь такой же уровень хронометража, как и атомные часы. Это возможно с помощью существующих систем, использующих механические гироскопы или лазеры через газовые облака рубидия для измерения квантовых эффектов — но они полагаются на тяжелые и дорогие вакуумные системы.

Подход команды Sandia включает в себя изготовление надежных квантовых датчиков, которые помещаются в камеру объемом всего один кубический сантиметр. Эта камера изготовлена из титана и имеет сапфировые окна — материалы, которые очень хорошо препятствуют выходу газов, таких как гелий.

"Вот такусеньким его нужно сделать" © Colonel Richard Williams

Система еще не доведена до совершенства, ее самое слабое место — длительность поддержания вакуума. Сейчас исследователи пытаются сделать устройство менее громоздким и более простым в производстве.

Источник: newatlassandia

Иллюстрации: sandiafandom

Для тех, кто хочет знать больше: