سامانه ناوبری جدید ژاپن با استفاده از پرتوهای کیهانی جایگزین GPS می‌شود

دانشمندان ژاپنی موفق به آزمایش فناوری نوینی شده‌اند که با بهره‌گیری از پرتوهای کیهانی، امکان تعیین موقعیت دقیق را در محیط‌هایی که سیگنال‌های ماهواره‌ای در آن‌ها قطع است، فراهم می‌کند. این سامانه که می‌تواند در آینده جایگزینی برای سیستم GPS در مناطق حساس باشد، پتانسیل بالایی برای تحول در ناوبری زیرزمینی و زیرآبی دارد.

چالش‌های GPS و راهکار نوین ژاپنی‌ها

در دنیای امروز، سیستم موقعیت‌یابی جهانی یا همان GPS، ستون فقرات حمل‌ونقل و عملیات‌های نظامی است؛ اما این فناوری یک نقطه ضعف اساسی دارد: عدم توانایی در عبور از موانع متراکمی نظیر سنگ، خاک و آب. این محدودیت باعث می‌شود که در اعماق زمین یا زیر دریاها، ناوبری با دشواری‌های جدی روبرو شود.

برای حل این معضل، محققان دانشگاه توکیو سامانه Muometric Wireless Navigation System یا به اختصار MuWNS را توسعه داده‌اند. این فناوری برخلاف امواج رادیویی، از ذرات طبیعی موسوم به میون (Muon) استفاده می‌کند که از طریق پرتوهای کیهانی به زمین فرود می‌آیند.

سازوکار عملکرد پرتوهای کیهانی در ناوبری

میون‌ها ذراتی هستند که با سرعت ثابت و به‌طور یکنواخت در سراسر جهان حرکت می‌کنند. ویژگی منحصر‌به‌فرد این ذرات، توانایی آن‌ها در عبور از چندین کیلومتر سنگ بدون کاهش سرعت است. این ویژگی باعث می‌شود تا سامانه بتواند حتی در عمیق‌ترین نقاط زیرزمینی نیز کارایی خود را حفظ کند.

فرآیند کار این سامانه به شرح زیر است:

• استقرار ایستگاه‌های مرجع در سطح زمین.
• استفاده از گیرنده‌های حساس در زیر سطح زمین برای شناسایی میون‌ها.
• محاسبه موقعیت دقیق با استفاده از ساعت‌های کوارتز هماهنگ‌سازی شده.

نتایج آزمایش‌های میدانی و چشم‌انداز آینده

در آزمایش‌های اخیر، محققان این سامانه را در زیرزمین یک ساختمان مورد سنجش قرار دادند. نتایج نشان داد که سامانه MuWNS قادر است مسیر حرکت را با دقتی بین ۲ تا ۲۵ متر در محدوده‌ای تا ۱۰۰ متر ردیابی کند. اگرچه این دقت با استانداردهای روزمره فاصله دارد، اما از نظر علمی گام بزرگی محسوب می‌شود.

"برای رسیدن به دقت یک متری که در زندگی روزمره مورد نیاز است، بهبود همگام‌سازی زمانی یکی از اصلی‌ترین چالش‌های پیش روی ماست."
— هیرویوکی تاناکا، پژوهشگر دانشگاه توکیو

در نهایت، انتظار می‌رود این فناوری در آینده در حوزه‌هایی نظیر عملیات جست‌وجو و نجات، هدایت ربات‌های زیرزمینی و ناوبری خودروهای خودران در تونل‌ها و فضاهای بسته، انقلابی ایجاد کند.