GPS навигация – основной метод установления местоположения. И, казалось бы, зачем придумывать что-то новое? Однако на практике, она сталкивается с рядом проблем, например, затруднена работа в полярных регионах. Помимо того, что в ионосфере присутствуют возмущения, которые нарушают сигналы, геостационарные орбитальные спутники имеют ограниченный охват в высоких широтах, к тому же над полюсами проходит относительно небольшое количество спутников. Всё это ведёт к тому, что нужны новые способы определения местоположения.
И решение может быть найдено. Группа исследователей проводит испытания с мюонами космических лучей. Это субатомные частицы, которые могут проходить не только по воздуху, но и через скалы, здания, а также под землей. Они могут стать альтернативным методом отправки сигналов GPS. Субатомные частицы могут проходить не только по воздуху, но и через скалы, здания и подземелья – области, где невозможно установить связь с помощью GPS.
Проект с мюонами был выбран Управлением военно-морских исследований Global и Командованием развития армии в качестве победителя второго ежегодного конкурса Global-X Challenge. Целью конкурса было устранение проблем, с которыми сталкиваются военные и частный сектор в высоких широтах.
Как и в случае с эхолокацией, разница во времени между «пингами» позволит пользователю измерять расстояние от одного детектора до другого. Лабораторные исследования подтвердили эффективность такого метода.
Первые испытания системы проводились в большом водно-погружном резервуаре в Великобритании. Позднее проект переместился в Финляндию, в высокоширотное арктическое озеро, покрытое льдом толщиной в один метр.
Одной из основных задач является разработка большого количества четко определенных датчиков, которые могут вычислять положение с минимальной неопределенностью, и их интеграция с мюонными детекторами. Еще более сложной задачей является развертывание системы в арктических погодных условиях (обычно -20 градусов по Цельсию), в изолированной среде и частично под водой. Холодная среда влияет на многие аспекты проекта, начиная с персонала и заканчивая устойчивостью электроники к холоду.
Так как море «прозрачно» для мюонов космических лучей, эта технология может быть особенно полезна для научной подводной навигации, то есть в подводных средах, где отсутствует GPS. Кроме того, частицы могут проходить через многие десятки и сотни метров горных пород, так что технология будет работать в туннелях и других подземных условиях.
Будущее этой мюонов для геолокации крайне многообещающее. Они найдут применение в науке, технике и промышленности. Следующим этапом будет понимание потребностей конечных пользователей, выбор наиболее подходящей системы измерения и доработка технологии для разных нужд.
