Kinai įveikė barjerą. Navigacija be GPS tampa realybe ()
Kinijos mokslininkai žengė svarbų žingsnį atsiedami šiuolaikines navigacijos sistemas nuo GPS.
© Pxhere (atvira licencija) | https://pxhere.com/en/photo/1024989
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Sindziango regiono tyrėjų komanda sukūrė naują kristalinę medžiagą, galinčią generuoti ultravioletinę spinduliuotę su branduoliniams laikrodžiams reikalingais parametrais – technologija, kuri ateityje galėtų leisti nustatyti itin tiksliai padėtį be palydovinių signalų.
Šio pasiekimo reikšmė gerokai peržengia medžiagų fizikos ribas; naujasis kristalas galėtų tapti pagrindiniu elementu vadinamųjų branduolinių laikrodžių – prietaisų, kurie laiką matuoja pagal atomų branduolių, o ne elektronų virpesius, kaip šiuo metu naudojamuose atominiuose laikrodžiuose, – konstrukcijoje.
Šis metodas gali pasiūlyti nuo 10 iki 1000 kartų didesnį tikslumą ir žymiai mažesnį jautrumą aplinkos veiksniams, tokiems kaip temperatūra, magnetiniai laukai ar mechaninės vibracijos.
Tikslus laiko matavimas yra šiuolaikinės navigacijos pagrindas. GPS sistemos nustato naudotojo buvimo vietą analizuodamos laiką, per kurį signalas pasiekia imtuvą iš palydovo. Bet koks laiko matavimo nuokrypis, net ir menkiausias, tiesiogiai virsta vietos nustatymo paklaida. Praktiškai tai reiškia, kad kuo tikslesnis laikrodis, tuo tikslesnė navigacija.
|
Tuo pačiu metu GPS turi didelių apribojimų. Palydovų signalai gali būti trikdomi arba klastojami, todėl ginkluoto konflikto metu jie tampa pažeidžiami priešo veiklos. Sistema taip pat neveikia efektyviai nei po vandeniu, nei po žeme, o tai jau daugelį metų kelia didelį iššūkį povandeniniams laivams. Norėdami pataisyti savo padėtį, šie laivai turi išnirti į paviršių arba naudoti periskopus, rizikuodami būti aptikti.
Branduoliniai laikrodžiai ateityje galėtų išspręsti šią problemą, įgalindami vadinamąją inercinę navigaciją, pagrįstą laiku, greičiu ir judėjimo kryptimi, be išorinių signalų. Praktiškai tai reikštų galimybę tiksliai nustatyti padėtį ilgą laiką, net ir visiškoje izoliacijoje, pavyzdžiui, po vandeniu, po žeme ar kosmose.
Tačiau pagrindinis iššūkis išlieka pakankamai ultravioletinės spinduliuotės generavimas, kad būtų galima „sužadinti“ torio-229 branduolį ir panaudoti jo stabilias vibracijas kaip laiko standartą. Lazerių, galinčių tiesiogiai generuoti šį bangos ilgį, kūrimas yra sudėtingas ir brangus, todėl tyrėjai jau daugelį metų ieško medžiagų, kurios galėtų veikti kaip šviesos keitikliai – savotiškas „siųstuvas“ tarp standartinių lazerių ir reikiamo UV diapazono.
Naujasis kiniškas kristalas puikiai atitinka šią koncepciją. Svarbu tai, kad tyrėjai pabrėžia, jog jų darbas neapsiriboja viena medžiaga, o demonstruoja sistemingesnį požiūrį į tokių struktūrų projektavimą. Vienas iš tyrimo metu sukurtų kristalų pademonstravo ne tik rekordinį bangos ilgį, bet ir daug didesnį efektyvumą nei standartinės medžiagos, o tai yra labai svarbu būsimiems praktiniams pritaikymams (didesnis efektyvumas reiškia mažesnius energijos nuostolius ir didesnę tikimybę miniatiūrizuoti ištisas sistemas).
Galimos pasekmės yra reikšmingos: povandeniniai laivai galėtų ilgai veikti neišnirdami į paviršių, raketos taptų atsparesnės navigacijos sistemų trikdžiams, o kosminiai zondai įgytų didesnę autonomiją tolimoje kosmose, nereikalaujant nuolatinių Žemės korekcijų.
Nors visiškam funkcionalumui vis dar reikia atitikti visus techninius parametrus, naujausi rezultatai rodo, kad viena iš pagrindinių technologinių kliūčių pradeda griūti.
