"Титановое авокадо" может обеспечить GPS-навигацию без спутников

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

Всего за несколько десятилетий GPS прошла путь от военной технологии до столь широкого применения в повседневной жизни, что современное общество теперь зависит от нее. Однако GPS не всегда доступен в таких местах, как высокие полярные широты или глубокие горные долины, и его можно заглушить или подделать.

Навигация без GPS

Уязвимость GPS и подобных систем заключается в их зависимости от группы спутников, вращающихся вокруг Земли. Эти спутники излучают сигналы с метками времени, которые синхронизируются с атомными часами. Используя эти сигналы, GPS-приемник в таком маленьком устройстве, как наручные часы, может использовать эффект Доплера в сигналах спутников, когда они проходят над Землей, для чрезвычайно точной фиксации положения и скорости приемника. Если эти сигналы прерываются или повреждаются, система выходит из строя.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Альтернативой является технология, которая первоначально была разработана для военных ракет во время Второй мировой войны и обычно используется на подводных лодках во время погружения для поиска своего пути. Называемая инерциальным наведением, это полностью автономная система, которая использует гироскопы и акселерометры для расчета местоположения навигационного устройства по отношению к фиксированной известной позиции.

Для этого она измеряет каждый поворот и перемещение устройства по всем трем осям. Если эти измерения достаточно точны, результаты могут соперничать с GPS.

Проблема в том, что, как и GPS, инерциальные системы наведения должны быть очень точными и иметь такой же атомно-часовой уровень хронометража. Это возможно с помощью существующих систем, использующих механические гироскопы или светящих лазером через облака рубидиевого газа для измерения квантовых эффектов, но они опираются на тяжелые и дорогие вакуумные системы, которые удаляют любые молекулы воздуха, которые могут нарушить измерения.

Подход специалистов Sandia заключается в том, чтобы взять изготовленные на заказ надежные квантовые датчики и поместить их в камеру объемом всего один кубический сантиметр (0,06 кубического дюйма). Эта камера сделана из титана с сапфировыми стеклами - материалами, которые очень хорошо предотвращают утечку даже таких газов, как гелий, в отличие от нержавеющей стали и стекла Pyrex.

Камера может поддерживать относительно жесткий вакуум в течение длительного времени, но вместо того, чтобы использовать сложные и тяжелые насосы для создания такого вакуума, команда прибегла к старой электронной технологии под названием геттеры. Если вы когда-нибудь смотрели на лампу старого радиоприемника, вы могли видеть серебристое или сажистое пятно внутри верхней части корпуса. Это вызвано геттером, который представляет собой химическую пробку, образующуюся вокруг нити накала. Когда лампа была изготовлена, вакуум внутри не был достаточно жестким, поэтому через пробку пропускали ток. Это запускало химическую реакцию, которая поглощала все блуждающие молекулы воздуха.

В случае с камерой Sandia, геттеры размером с карандашный ластик установлены в двух узких трубках, которые торчат из камеры. Неизвестно, как долго камера будет удерживать вакуум, поэтому команда нацелена на то, чтобы сохранить ее герметичной и работоспособной в течение пяти лет. В ожидании этого срока исследователи сосредоточат свое внимание на том, чтобы сделать устройство менее громоздким и более простым в производстве. опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet