Sunteţi pierduţi fără GPS? Accelerometre bazate pe atomi suprarăciţi vă pot determina poziţia cu o precizie surprinzătoare. În 2016 un submarin britanic va lăsa parâmele şi va porni în cursă ghidat de lumea cuantică. Sistemul de navigaţie care va fi testat va stabili un record, reuşind să determine poziţia navei cu o precizie de 1.000 de ori mai mare decât orice sistem cunoscut până acum.
Dacă va fi un succes, sistemul, cunoscut sub numele de poziţionare cuantică, ar putea fi miniaturizat pentru a fi folosit în avioane, trenuri, automobile şi chiar în telefoanele mobile. Astfel ar furniza un instrument de navigaţie de rezervă în canioanele de beton ale oraşelor sau în vehiculele autonome unde pierderea semnalului GPS poate fi periculoasă.
GPS-ul nu funcţionează sub apă, aşa că submarinele navighează folosind accelerometre pentru a înregistra fiecare viraj sau întoarcere a navei după ce submarinul intră în imersiune şi pierde ultima sa poziţie. Dar acestea nu sunt foarte precise.
”Astăzi, dacă un submarin merge o zi fără a stabili poziţia prin GPS vom avea o abatere de ordinul unui kilometru când iese la suprafaţă”, spune Neil Stansfield de la Laboratorul Britanic de ştiinţă şi Tehnologie al Apărării – DSTL (Defence Science and Technology Laboratory) de la Porton Down. ”Un accelerometru cuantic va reduce această abatere la doar un metru.”
Pentru a crea accelerometre cuantice supersensibile, echipa lui Stansfield s-a inspirat din descoperirea premiată cu premiul Nobel” că laserele pot prinde în cursă şi răci un nor de atomi aşezaţi în vid până la o fracţiune de grad deasupra lui zero absolut. Odată răciţi, atomii dobândesc o stare cuantică care e uşor perturbată de o forţă exterioară - şi o altă rază laser poate fi folosită pentru a le urmări. Aceasta determină orice schimbare provocată de o perturbare, care e apoi folosită pentru calcula mărimea forţei exterioare. Echipa DSTL vrea ca acest echipament să poată fi utilizat în lumea reală a unui submarin, unde mărimea forţei va corespunde cu mişcările submarinului în timp ce acesta se strecoară prin apele mării.
Prototipul accelerometrului cuantic, care seamănă cu o cutie de pantofi lungă de un metru, va fi testat pe pământ în septembrie 2015, aşa cum a afirmat echipa la o conferinţă recentă ce a avut loc la Laboratorul Britanic Naţional de Fizică din Teddington. El va lucra iniţial pe o singură axă, înainte ca alte două seturi de lasere şi atomi captivi să fie adăugate pentru a funcţiona în trei dimensiuni. Fiecare va răci un milion de atomi de rubidiu. ”Odată ce am înţeles prima generaţie, vom începe s-o miniaturizăm pentru alte aplicaţii”, spune Stansfield.
Totuşi treaba nu e încă terminată, deoarece accelerometrul nu poate distinge între minusculele efecte gravitaţionale şi acceleraţia datorată mişcărilor navei. ”Dacă submarinul trece peste un munte subacvatic a cărui gravitaţie atrage spre vest, e ca şi cum ar exista o acceleraţie spre est”, spune Edward Hinds la Centrul pentru Temperaturi Joase de la Colegiul Imperial din Londra, care construieşte accelerometrul pentru DSTL. ”Asta înseamnă că, pentru a naviga corect, va fi nevoie de hărţi gravitaţionale foarte exacte.”
DSTL nu este singurul care urmăreşte navigaţia cuantică. Echipe din Statele Unite, China şi Australia urmăresc acelaşi obiectiv.
”Navigaţia ultraprecisă îl face pe un căpitan de submarin să doarmă liniştit”, spune John Powis, şeful Serviciului de Salvare Submarină NATO din Faslane, Marea Britanie şi fost navigator pe submarinele Royal Navy. Ea va face şi mai uşoară patrularea nedetectabilă, odată ce submarinul nu mai trebuie să scoată un catarg pentru GPS, spune el.
Dar Powis este de părere că această tehnologie poate avea cel mai mare impact asupra viitoarei generaţii de arme – odată ce li se reduce dimensiunea. ”Submarinele n-au nevoie să-şi cunoască poziţia la metru sau milimetru” spune el. ”Dar un proiectil, cum ar fi o rachetă sau o bombă, are.”
Echipa DSTL crede că tehnologia mai are şi alte aplicaţii în afara celor militare. ”Acum 10 – 20 de ani acestea ar fi avut nevoie de un răcitor criogenic imens. Dar norii de atomi răciţi cu laser schimbă toate astea”, spune şeful echipei, Stephen Till. El spune că viitoarele generaţii ale acestei tehnologii îşi vor face probabil drum în toate, de la maşini la smartphone-uri. ”Suntem convinşi că mărimea şi puterea se vor micşora pentru a putea fi utilizate pe scară largă.”
Textul de mai sus reprezintă traducerea articolului quantum-positioning-system-steps-in-when-gps-fails, publicat de New Scientist. Scientia.ro este singura entitate responsabilă pentru eventuale erori de traducere, Reed Business Information Ltd şi New Scientist neasumându-şi nicio responsabilitate în această privinţă.Traducere: Alexandru Vilan
