Исследования альтернативной навигации для высоких широт на мюонах

Управление военно-морских исследований ВМС США объявило победителя конкурса, начав в Арктике испытание концепции альтернативной навигационной системы, использующей мюоны для получения точности, равной точности ГНСС.

Победителем стала команда исследователей из Японии, Англии, США и Финляндии под руководством доктора Криса Стира из спин-компании Geoptic. Они рассчитывают использовать естественный источник излучения, называемый мюонами космических лучей, в качестве альтернативы спутниковым сигналам ГНСС. Уникальность этой работы – в том, что эти субатомные частицы проходят через скалы, здания и землю, проникая в области, где невозможно получить данные ГНСС.

«В ближайшие десятилетия возможность навигации в полярных регионах будет приобретать всё большее значение, поскольку изменение климата открывает арктические водные пути для коммерческой и военной деятельности, – говорит ведущий научный директор по этому проекту доктор Чарльз Эдди. – Этот проект, в котором используются космические релятивистские частицы, которые постоянно падают на всю поверхность Земли, предлагает новаторский подход к проблеме навигации в высоких широтах с небольшим количеством услуг ГНСС или вовсе без них».

Согласно заявлению разработчиков, «мюоны космических лучей – это рентгеновские лучи природы, легко проникающие, перемещающиеся к поверхности Земли и проходящие через искусственные и природные структуры. Каждую минуту через один квадратный метр земли проходит около 10000 мюонов космических лучей; мы используем их для изображения интерьера большой инженерной инфраструктуры. Поместив детекторы космических лучей под объектом, мы можем измерить, сколько из них поглощается при прохождении через интересующую область. Это считывание можно использовать для полностью неинвазивного изображения внутренней структуры объекта, точно так же, как рентген».

Ранее мюонную технологию использовали для построения изображений железнодорожной инфраструктуры (туннелей), построения изображений на месте строительства, добычи полезных ископаемых, разведки нефти и газа и проверки ядерных отходов.

«Как и в случае с эхолокацией, разница во времени между «пингами» – сигналами от пересекающего мюона в наших детекторах – позволит пользователю измерить расстояние от одного детектора до другого с помощью нескольких детекторов, после чего сможет определить местоположение с помощью триангуляции, – говорит доктор Стир. – Этот метод уже был ранее испытан в лаборатории, где мы продемонстрировали процесс преобразования времени пересечения частиц для определения положения детектора».

После первоначальных испытаний системы в водно-погружном резервуаре в Англии, проект переместится в Финляндию для развёртывания в арктическом озере, покрытом льдом толщиной в один метр. На высоких широтах обычные измерения ГНСС проблематичны из-за их орбитальных ограничений.

Проект направлен на решение проблемы развёртывания ряда строго определённых датчиков, таких как высоко синхронизированный набор распределённых часов (с точностью до 10 миллиардных долей секунды), чтобы минимизировать предполагаемую неопределённость положения, а также их интеграцию с мюонными детекторами.

«Нам также необходимо развернуть нашу систему в арктических погодных условиях (обычно –20 градусов по Цельсию), в изолированной среде и частично под водой, – добавил Стир. – Холодная среда влияет на многие аспекты проекта – от персонала до обеспечения устойчивости электроники к холоду. Море в целом прозрачно для мюонов космических лучей, поэтому мы ожидаем, что появится ряд возможностей для научной подводной навигации».

Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал