GPS-ul este folosit zilnic pentru navigație, transport, livrări și localizarea dispozitivelor, dar semnalele sale au limite: pot slăbi în interiorul clădirilor și pot deveni inaccesibile în subteran sau sub apă. O echipă de cercetători din Japonia testează o tehnologie care ar putea completa sistemele actuale, folosind particule provenite din razele cosmice.
Sistemul, numit Wireless Muometric Navigation System (MuWNS), a fost dezvoltat de o echipă de la Universitatea din Tokyo, coordonată de profesorul Hiroyuki Tanaka. Acesta utilizează muoni, particule subatomice care se formează atunci când razele cosmice interacționează cu atmosfera Pământului.
Spre deosebire de undele radio folosite de GPS, muonii pot traversa cantități mari de materie, inclusiv beton și rocă. Proprietatea lor îi face utili pentru cercetarea unor metode de poziționare în locuri unde semnalele sateliților nu ajung.
De ce GPS-ul are limite în subteran
GPS-ul determină poziția unui dispozitiv prin măsurarea semnalelor transmise de sateliți aflați pe orbită. Pentru o localizare precisă sunt necesare, în mod obișnuit, semnale de la cel puțin patru sateliți. Undele radio pot fi însă blocate sau slăbite de pereți groși, rocă și apă. Astfel, precizia localizării poate scădea în interiorul clădirilor și în zone urbane dense, iar semnalul poate lipsi complet în subteran sau sub apă.
Sistemele de navigație prin satelit pot fi afectate și de bruiaj sau de falsificarea intenționată a semnalelor, cunoscută drept „spoofing”.
Cum funcționează navigația bazată pe muoni
Muonii ajung în mod natural la suprafața Pământului după ce razele cosmice interacționează cu atmosfera. Ei pot traversa materiale prin care semnalele radio nu trec, pierzând treptat energie în funcție de cantitatea și densitatea materiei întâlnite.
Cercetătorii au construit un sistem în care detectoare amplasate în poziții cunoscute funcționează ca puncte de referință. Poziția unui detector mobil este estimată prin compararea momentelor în care aceleași particule sunt înregistrate de stațiile fixe și de dispozitivul aflat în mișcare.
Principiul nu presupune transmiterea unor semnale de la sateliți, ci folosirea muonilor care traversează în mod natural mediul.
Testarea într-un subsol a demonstrat că sistemul poate funcționa fără GPS
Pentru a testa versiunea wireless MuWNS, echipa a instalat patru stații de referință la etajul al șaselea al unei clădiri. Un cercetător a coborât apoi în subsol și a parcurs mai multe coridoare cu un detector portabil de muoni.
Datele înregistrate simultan de dispozitivul mobil și de stațiile de la etajele superioare au fost folosite pentru reconstituirea traseului. Testul a arătat că metoda poate fi utilizată într-o structură în care semnalul GPS convențional nu este disponibil în mod corespunzător.
Ce precizie are și ce îmbunătățiri sunt necesare
Tehnologia este încă experimentală și nu poate înlocui GPS-ul în utilizarea de zi cu zi. În testele raportate, precizia poziționării a variat între aproximativ 2 și 25 de metri, iar sistemul a funcționat pe distanțe de până la circa 100 de metri.
Una dintre provocările tehnice este sincronizarea ceasurilor detectoarelor. Pentru calcularea poziției, sistemul trebuie să măsoare diferențe foarte mici între momentele în care particulele sunt înregistrate de dispozitive diferite. Cercetătorii consideră că îmbunătățirea stabilității și preciziei acestor ceasuri ar putea crește performanțele sistemului.
Unde ar putea fi folosită tehnologia
Navigația bazată pe muoni ar putea fi utilă în medii în care semnalele GPS nu pătrund sau nu oferă o poziționare suficient de precisă. Printre posibilele aplicații se numără operațiunile de căutare și salvare în subteran, monitorizarea structurilor și a fenomenelor geologice, precum și ghidarea vehiculelor autonome în tuneluri sau mine.
Tehnologia ar putea ajuta și roboții mobili care trebuie să se deplaseze în spații închise ori în alte medii inaccesibile sistemelor convenționale de localizare. Cercetarea publicată în revista iScience prezintă o demonstrație experimentală a navigației wireless cu muoni. Deocamdată, metoda este privită ca o posibilă completare a GPS-ului, nu ca un înlocuitor direct. Sunt necesare teste și îmbunătățiri suplimentare înainte de a putea fi folosită pe scară largă.
„Responsabilitatea se construiește împreună.
Intră pe canalul nostru de WhatsApp Responsabil și fii parte dintr-o comunitate care vrea să schimbe România în bine.
Leave a comment