Navigointia ilman GPS:ää

Sandia National Laboratories on kehittelee pientä laitetta, joka voisi toteuttaa navigoinnin ilman GPS-satelliitteja.

Yli vuoden ajan tutkijoiden rakentama avokadon kokoinen tyhjiökammio ja sen sisällä sopivissa olosuhteissa oleva atomipilvi muodostavat rakenteen, jonka avulla voi tehdä tarkkoja navigointimittauksia.

Kyseessä on ensimmäinen laite, joka on tarpeeksi pieni, energiatehokas ja luotettava, joka mahdollisesti siirtää kvanttimekaniikkaa käyttäviä antureita laboratoriosta kaupalliseen käyttöön, kertoo tutkija Peter Schwindt. Sandia kehitti kammion perusteknologiaksi tuleville navigointijärjestelmille, jotka eivät ole riippuvaisia GPS-satelliiteista, hän toteaa.

GPS-signaalit voivat jumittua tai niitä voi huijata, mikä saattaa estää navigointijärjestelmät kaupallisissa ja sotilasajoneuvoissa, Schwindt toteaa.

Joten sen sijaan, että luottaisivat satelliitteihin, Schwindt kertoo, tulevaisuuden ajoneuvot voivat seurata omaa sijaintiaan. Ne voisivat tehdä sen kulkuneuvossa olevilla laitteilla, jotka ovat yhtä tarkkoja kuin atomikellot, mutta jotka mittaavat kiihtyvyyttä ja kaartelua tuottamalla lasereilla pieniä rubidiumkaasupilviä, joita Sandia on kammioonsa sijoittanut.

Atomisia kiihtyvyysantureita ja gyroskooppeja on jo olemassa, mutta ne ovat liian suuria ja paljon energiaa kuluttavia käytettäväksi lentokoneen navigointijärjestelmässä. Toimiakseen ne tarvitsevat suuren tyhjiöjärjestelmän ja tuhansia voltteja sähköä toimiakseen.

"Kvanttisensorit ovat kasvava ala ja laboratoriossa on demottu monia sovelluksia", sanoo tutkijatohtori Bethany Little. "Mutta kun siirrät sen reaalimaailmaan, on ratkaistava monia ongelmia. Kaksi niistä tekee anturista kompaktin ja vankan. Fysiikka tapahtuu kuutiosenttimetrin tilavuudessa."

Little jatkaa, että hänen tiiminsä on osoittanut, että kvanttitunnistus voi toimia ilman suuritehoista tyhjiöjärjestelmää. Tämä kutistaa pakkauksen käytännölliseen kokoon luotettavuudesta tinkimättä.

Moottorikäyttöisen tyhjiöpumpun sijaan, joka poistaa sisään vuotavia ja mittauksia tuhoavia molekyylejä, pari laitetta, nimeltään getterit, käyttää kemiallisia reaktioita tunkeilijoiden sitomiseen. Getterit ovat kukin noin lyijykynän pyyhekumin kokoisia toimivat ilman virtalähdettä.

Epäpuhtauksien poissa pitämiseksi Schwindt teki yhteistyötä Sandian materiaalitutkijoiden kanssa kammion rakentamiseksi titaanista ja safiirista. Nämä materiaalit ovat erityisen hyviä estämään kaasuja, kuten heliumia, jotka voivat puristautua ruostumattoman teräksen ja Pyrex-lasin läpi.

Sandian tiimi jatkaa laitteen tarkkailua. Heidän tavoitteenaan on pitää se sinetöitynä ja toimintakuntoisena viiden vuoden ajan, mikä on tärkeä virstanpylväs sen osoittamisessa, että teknologia on valmis käyttöönotettavaksi. Sillä välin he tutkivat tapoja tehostaa valmistusta.

Aiheesta aiemmin:

Sirutason kiihtyvyysmittaus vailla vertaa

Navigoi ja paikallista kuin pöllö

Kvanttikompassi mahdollistaa navigoinnin ilman satelliitteja