سامانه‌ ژاپنی که مسیر را از طریق پرتوهای کیهانی پیدا می‌کند

غزال زیاری- این روزها و در دنیای مدرن، GPS به بخش جدایی‌ناپذیری از زندگی و ناوبری مدرن تبدیل شده که چه برای افراد عادی و چه در عرصه‌های نظامی، ترابری و موارد زیاد دیگری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اما GPS یک محدودیت مهم دارد که حالا و با پیشرفت علم، این نقطه‌ضعف بیش از هر زمان دیگری به چشم می‌آید: سیگنال‌های GPS نمی‌توانند به‌خوبی از آب، سنگ و فضاهای عمیق زیرزمینی عبور کنند و همین موضوع باعث شده تا در بسیاری از مواقع حساس و سرنوشت‌ساز، جای خالی یک سامانه دقیق‌تر و کاربردی‌تر حس شود.

ژاپنی‌ها دست‌به‌کار می‌شوند

حالا و برای حل این مشکل، دانشمندان ژاپنی دست‌به‌کار شدند و مشغول آزمایش یک سامانه ناوبری جایگزین هستند که به‌جای ماهواره‌ها از ذرات حاصل از پرتوهای کیهانی استفاده می‌کند.

این سامانه Muometric Wireless Navigation System یا به صورت مخفف، MuWNS نام دارد و از ذرات طبیعی موسوم به میون (Muon) برای تعیین موقعیت در مکان‌های خاص و ویژه‌ای مثل زیر زمین، داخل ساختمان‌ها و زیر آب استفاده می‌کند که GPS در آن‌ها قادر به فعالیت مؤثر نیست.

پژوهشگران معتقدند که این فناوری در آینده می‌تواند در عملیات جست‌وجو و نجات برای هدایت ربات‌ها، در وسایل نقلیه خودران در فضاهای زیرزمینی و در نهایت ناوبری در مناطقی که سیگنال ماهواره‌ای در دسترس نیست، مورد استفاده قرار بگیرد.

پرتوهای کیهانی چگونه موقعیت‌یابی می‌کنند؟

پرتوهای کیهانی به‌طور مداوم ذراتی به نام میون تولید می‌کنند که در سراسر زمین فرود می‌آیند. میون‌ها، برخلاف امواج رادیویی GPS، می‌توانند از مواد متراکمی مثل آب و حجم زیادی از سنگ عبور کنند.

هیرویوکی تاناکا از دانشگاه توکیو توضیح است که میون‌های پرتوهای کیهانی به‌طور یکنواخت در سراسر زمین فرود می‌آیند و با سرعت ثابت حرکت می‌کنند؛ حتی زمانی که از مواد مختلف عبور می‌کنند هم این سرعت را حفظ می‌کنند و در نتیجه قادرند تا از چندین کیلومتر سنگ هم عبور نمایند.

دانشمندان با استفاده از همین ویژگی، سامانه جدیدی برای مکان‌یابی ساخته و آن را muPS نامیده‌اند؛ هدف از ساخت این سامانه، فراهم کردن امکان موقعیت‌یابی در محیط‌های زیرزمینی، داخل ساختمان‌ها و زیر آب است.

این فناوری از ایستگاه‌های مرجعی استفاده می‌کند که در سطح زمین قرار دارند و در کنار آن، گیرنده‌ای در زیر سطح زمین می‌تواند میون‌ها را شناسایی کند. با اندازه‌گیری این ذرات و استفاده از ساعت‌های هماهنگ، سامانه می‌تواند موقعیت گیرنده را محاسبه کند.

البته استفاده از فناوری میون موضوع تازه‌ای نیست و پیش از این، دانشمندان برای مطالعه آتشفشان‌ها، بررسی سازه‌های باستانی و جست‌وجوی فضاهای پنهان درون اهرام از این ذرات استفاده کرده بودند. حالا محققان ژاپنی در حال بررسی این موضوع هستند که آیا همین ذرات می‌توانند مشکل دیگری را هم حل کنند: ناوبری بدون نیاز به سیگنال‌های ماهواره‌ای.

آزمایش سخت برای میون‌ها

بعد از مطرح شدن این سؤال، دانشمندان تصمیم گرفتند تا این سامانه را با راه رفتن در زیرزمین یک ساختمان آزمایش کنند.

در نسخه‌های اولیه این فناوری، به اتصال سیمی گیرنده به یک ایستگاه زمینی نیاز بود و همین ماجرا، دامنه استفاده از آن را محدود می‌کرد. اما سامانه جدید MuWNS بی‌سیم است و برای هماهنگ‌سازی ایستگاه‌های مرجع و گیرنده از ساعت‌های کوارتز دقیق استفاده می‌شود.

در آزمایش انجام‌شده، پژوهشگران ایستگاه‌های مرجع را در طبقه ششم یک ساختمان قرار دادند و فردی که گیرنده را حمل می‌کرد، در راهروهای زیرزمین ساختمان راه می‌رفت. این سامانه توانست مسیر حرکت فرد را ردیابی کرده و مسیر طی شده را بازسازی کند.

دقت گزارش‌شده در این آزمایش بین ۲ تا ۲۵ متر بود و سامانه می‌توانست در محدوده‌ای تا حدود ۱۰۰ متر کار کند.

تاناکا دراین‌باره توضیح داد که این عملکرد با دقت GPS تک‌نقطه‌ای در مناطق شهری روی زمین قابل‌مقایسه است و حتی می‌تواند بهتر از آن باشد. البته او در ادامه یادآوری کرد که این فناوری هنوز برای استفاده روزمره آماده نیست.

طبق گفته او، کاربران به دقتی در حدود یک متر نیاز دارند و دستیابی به چنین دقتی، بهبود همگام‌سازی زمانی را به یکی از مهم‌ترین چالش‌های پیش روی این فناوری تبدیل می‌کند. بنابراین برای جایگزینی GPS با چنین ابزار جدیدی، دست‌کم در زندگی روزمره، باید کمی صبر کنیم.

منبع: timesofindia