Isang grupo ng mga Japanese developer kamakailan ang nagpakita ng bagong MuWNS navigation system na gagana sa ilalim ng lupa at sa ilalim ng tubig. Ang pagpapatakbo ng system ay batay sa paggamit ng mga cosmic ray.
Ang hanay ng GPS satellite navigation ay, kabalintunaan, napakalimitado. Sa kabila ng katotohanan na ang mga satellite na kumokonekta sa amin sa sistema ng nabigasyon ay 20 km ang layo. Oo, lumilipad sila nang mataas sa ibabaw. Samakatuwid, ang isang makapal na kisame o paglusong lamang sa basement ay sapat na para huminto ang sistema sa pagtatrabaho. Ito, gayunpaman, ay maaaring magbago sa paggamit ng... cosmic radiation para sa nabigasyon.
Ang satellite navigation, kasing phenomenal nito at kadalasang nagliligtas ng buhay (hindi banggitin ang pagpapadali nito araw-araw), ay may mga limitasyon. Ang mga ideal na kondisyon para sa maayos na operasyon ng naturang sistema ay isang maaliwalas na kalangitan at isang koneksyon na hindi nahaharangan ng mga puno o, higit pa, mga gusali. Kung hindi, maaaring hindi maabot ng signal ang aming device mula sa satellite at vice versa.
Ang mga limitasyong ito ay nagmumula sa katotohanan na ang satellite navigation ay gumagamit ng signal ng radyo na hindi kayang madaig ang marami sa mga hadlang na nakapaligid sa atin araw-araw. Kung paanong ang klasikong komunikasyon sa radyo ay may mga problema kapag tayo ay nasa elevator, sa isang basement o isang underground na garahe, ang signal mula sa isang satellite ay walang sapat na kapangyarihan upang makalusot sa ilang metro ng mga hadlang. Dahil ang 20 km ay medyo malayo para sa mga radio wave at mga hadlang sa kanilang daan.
Kawili-wili din: Paano nakikipaglaban ang Taiwan, China at US para sa teknolohikal na pangingibabaw: ang dakilang chip war
Muons sa halip na radyo
Gayunpaman, kamakailan lamang, ang mga mananaliksik sa Unibersidad ng Tokyo ay nakabuo ng teknolohiyang wireless navigation na nakabatay sa muon na magagamit saanman sa Earth, kahit na sa ilalim ng lupa at sa ilalim ng tubig. Ang pag-aaral ay nai-publish sa journal iScience. sinong nagmamalasakit maaaring makilala siya nang mas detalyado. Susubukan naming ipaliwanag ang lahat sa simpleng salita.
Ano ang muons? Ito ay mga hindi matatag na sisingilin na elementarya na mga particle na may pinakamalaking kakayahan sa pagtagos. Maaari silang makuha sa laboratoryo, ngunit ang pinakamahalagang bagay ay ang isang malakas na daloy ng mga muon ay patuloy na umabot sa Earth sa anyo ng mga cosmic ray na tumagos ng halos 2 km sa lalim ng ating planeta. Humigit-kumulang 10 muon kada minuto ang nahuhulog sa bawat metro kuwadrado ng ibabaw ng Earth.
Sa mga nagdaang taon, ang mga muon ay nakakuha ng malaking pansin ng mga siyentipiko. Ito ay dahil sa mahusay na kakayahan sa pagtagos kung kaya't magagamit ang mga muon upang pag-aralan ang lalim ng mga bulkan, tingnan ang puso ng mga pyramids at pag-aralan ang panloob na istraktura ng mga bagyo. Higit pa rito, ang mga muon ay nananatiling immune sa panghihimasok.
"Ang mga cosmic ray muon ay pantay na nahuhulog sa Earth at palaging gumagalaw sa isang pare-parehong bilis, anuman ang bagay na kanilang tinatahak, na nagtagumpay kahit isang kilometrong layer ng mga bato",” paliwanag ni Propesor Hiroyuki Tanaka ng Muographix sa Unibersidad ng Tokyo. "Ngayon, gamit ang muons, nakagawa kami ng bagong uri ng nabigasyon, na tinawag naming Muometric Positioning System (muPS), na gumagana sa ilalim ng lupa, sa loob ng bahay at sa ilalim ng tubig".
Ang iminungkahing teknolohiya ay tinatawag na muometric wireless navigation system (MuWNS), na maaaring isalin bilang "myometric wireless navigation system". Nagpapabuti ito sa isang teknolohiya na dati nang binuo ng parehong mga mananaliksik na gumamit ng mga muon upang pag-aralan ang mga paggalaw ng mga tectonic plate. Ang mga naturang pag-aaral ay nakatulong sa pagsubaybay sa paggalaw ng mga tectonic plate at, batay dito, upang magbigay ng maagang babala sa mga posibleng lindol.
Kawili-wili din: Lahat tungkol sa mga detalye ng USB at kung paano naiiba ang USB Type-C sa USB Type-A
Pagsukat ng mga distansya gamit ang MuWNS
Gayunpaman, ang pag-navigate ay nangangailangan ng paghahambing ng mga distansya mula sa hindi bababa sa apat na punto upang tumpak na matukoy ang posisyon sa isang 3D na kapaligiran. Ang mga muon ay umaabot sa Earth sa isang tuluy-tuloy na daloy. Ngunit ang kanilang simpleng pagtuklas ay hindi gaanong nagbibigay. Samakatuwid, kinakailangang lumikha ng sistema ng komunikasyon sa pagitan ng apat na istasyon at ng device na ang lokasyon ay gusto naming subaybayan. Sa pagsasagawa, nangangahulugan ito na ang katumbas ng MuWNS satellite ay hindi kinakailangang nasa orbit, ngunit maaaring mai-install sa ibabaw ng Earth. Ibig sabihin, ito ay mga ground base station.
Ang unang bersyon ng teknolohiyang ginamit sa pag-aaral ng mga tectonic plate ay wired, ibig sabihin, ang signal papunta at mula sa bawat transmitter ay ipinadala sa pamamagitan ng mga pisikal na wire. Gayunpaman, ganap nitong ginagawang imposibleng gamitin ito para sa epektibong pag-navigate. Dahil ito ay medyo mahirap at mahal na bagay.
Ang solusyon sa problema ay naging medyo simple. Ang mga tumpak na orasan ng kuwarts ay ginamit para sa wireless na pag-synchronize ng mga detector at receiver. Ang paglalarawan ng MuWNS ay ganito:
"Apat na mga parameter na ibinigay ng mga base station at naka-synchronize na mga orasan ng kuwarts na ginamit upang sukatin ang 'oras ng paglipad' ng muon ay nagpapahintulot sa mga coordinate ng receiver na matukoy."
Sa isa sa mga unang eksperimento, natagpuan ang isang receiver na matatagpuan sa basement gamit ang isang istasyon na matatagpuan sa ikaanim na palapag ng gusali. Ito ay hindi kapani-paniwala, dahil ang sistema ng GPS ay tiyak na hindi makakayanan ang gayong gawain.
Para sa pagsubok, inilagay ng mga siyentipiko ang mga detector sa ikaanim na palapag ng gusali, at ang detector-receiver sa basement. Maingat na gumagalaw sa mga koridor ng basement, ang mga mananaliksik, sa halip na gumamit ng nabigasyon, ay gumawa ng mga real-time na sukat upang matukoy ang kanilang kurso at i-verify ang landas na kanilang tinatahak.
Bilang resulta ng eksperimento, lumabas na ang katumpakan ng MuWNS ay mula 2 hanggang 25 m, na may saklaw na hanggang 100 m, depende sa lalim at bilis ng paggalaw ng tao. Ito ay kasing ganda, kung hindi man mas mahusay, kaysa sa single-point na pagpoposisyon ng GPS sa ibabaw ng lupa sa mga urban na lugar. Ngunit ang praktikal na antas ay malayo pa rin. Ang mga tao ay nangangailangan ng katumpakan hanggang sa isang metro, at ang pag-synchronize ng oras ay ang susi doon.
Basahin din: Lahat ng kailangan mong malaman tungkol sa Copilot mula sa Microsoft
Hindi nito papalitan ang GPS, ngunit magliligtas ito ng mga buhay
Kaya, ang bagong MuWNS navigation system ay nasa yugto pa rin ng pag-unlad at eksperimento. Ito ay medyo hilaw pa rin, walang tanong na gamitin ito sa sukat ng kahit isang lungsod.
Bilang karagdagan, sa pagsasagawa, ang sistemang ito ay magiging mas mahal, na maaaring limitahan ang praktikal na paggamit nito. Bilang karagdagan, para sa pandaigdigang paggamit, ang mga base station ng ganitong uri ng nabigasyon ay dapat na ipamahagi sa buong mundo, tulad ng mga istasyon ng telekomunikasyon para sa mobile na komunikasyon ay ngayon. Sa paghahambing, ang buong GPS system ay umaasa lamang sa 31 satellite sa Earth orbit.
Ang pangalawang problema ay katumpakan. Kahit na maaari naming "makita" ang higit sa 1,5 km sa ilalim ng lupa sa tulong ng MuWNS navigation system, ang paggamit ng mga orasan ng kuwarts para sa pag-synchronize ng oras ay nagpapahintulot sa amin na i-orient ang ating sarili sa mga static na bagay, dahil ang mabilis na paggalaw ay magdudulot ng mga error sa lokasyon. Maaaring malutas ng mga atomic clock chips ang problemang ito sa teorya, ngunit kasalukuyang nagkakahalaga ang mga ito ng $2000 o higit pa, kaya malaki nitong tataas ang halaga ng bawat device (smartphone, smartwatch, atbp.) na gagamit ng teknolohiyang ito nang hindi bababa sa halagang iyon.
Ang pagpapabuti ng system na ito, na gagawing mas tumpak ang real-time na pag-navigate, ay nangangailangan ng oras at pera. Sa isip, gusto ng team na gumamit ng chip-scale atomic clocks (CSACs), dahil ang mga CSAC ay available na sa komersyo at mas mahusay kaysa sa kasalukuyang mga quartz na orasan. Gayunpaman, ang mga ito ay masyadong mahal para sa amin ngayon. Ngunit sa kalaunan, sana ay magiging mas mura sila habang lumalaki ang pandaigdigang pangangailangan para sa mga CSAC para sa mga mobile phone.
Ito ay hindi bababa sa 5 taon bago ang teknolohiyang ito ay ganap na binuo at malawak na magagamit. Sinimulan na ng mga mananaliksik ang paggawa sa susunod na bersyon ng MuWNS, na tinatawag na Vector muPS, na hindi mangangailangan ng mga real-time na atomic na orasan, kaya nalutas ang isa sa mga pinakamalaking problema sa teknolohiya.
Sa hinaharap, maaaring gamitin ang MuWNS para kontrolin ang mga unmanned na sasakyan sa ilalim ng lupa o kontrolin ang mga robot sa ilalim ng dagat. Bukod sa atomic clock, lahat ng iba pang electronic na bahagi ng MuWNS ay maaaring gawing miniaturize, at inaasahan ng development team na malapit nang maging posible na isama ang MuWNS sa mga portable na device gaya ng telepono. Maaaring baguhin nito ang paraan ng pagtatrabaho ng mga search and rescue team sa mga emergency na sitwasyon, gaya ng pagbagsak ng gusali o bato sa isang minahan.
Walang alinlangan na ang natatanging teknolohiya ng MuWNS batay sa mga muon ay gagamitin, dahil sa ilang mga kundisyon ang nabigasyong ito ay hindi maihahambing na mas mahusay kaysa sa GPS. Kapag kinakailangan na mag-navigate sa ilalim ng lupa o sa ilalim ng tubig, halimbawa, sa panahon ng rescue o geological expeditions, ang naturang sistema ng nabigasyon, kahit na lokal na i-deploy, ay magiging isa sa mga pinakamabisang tagahanap na pinapayagan sa atin ng siyensya. Marahil, sa tulong nito, nailigtas sana ang mga pasahero at tripulante bathyscaphe "Titan", na kamakailan ay lumubog sa tubig ng Karagatang Pasipiko.
Basahin din: