מערכת ה-'GPS' הראשונה בעולם המשתמשת בקרינה קוסמית

מדענים פיתחו מערכת מיקום גלובלית שיכולה לעקוב אחר תנועות תת-קרקעיות באמצעות קרניים קוסמיות עוצמתיות.

איור של קרינה קוסמית פוגעת בכדור הארץ מהחלל. צילום: Shutterstock

קרניים קוסמיות הן חלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה שמקורם בחלל החיצון, כולל מקורות כמו השמש, גלקסיות רחוקות, סופרנובות וגופים שמימיים אחרים. למרות שבני אדם אינם יכולים לראות או להרגיש קרניים קוסמיות ישירות, הן מפגיזות את כדור הארץ ללא הרף מהחלל החיצון. למעשה, הן כה שופעות עד שמדענים מעריכים שבכל דקה, קרן קוסמית אחת פוגעת בסנטימטר רבוע אחד מפני כדור הארץ.

צוות מחקר בראשות פרופסור הירויוקי טנאקה מאוניברסיטת טוקיו השתמש בקרינה קוסמית כדי לפתח מערכת מיקום גלובלית שיכולה לעקוב אחר תנועות מתחת לאדמה, כך דיווח Interesting Engineering ב-18 ביוני. המחקר החדש פורסם בכתב העת iScience.

כאשר קרניים קוסמיות חודרות לאטמוספירה של כדור הארץ, הן מתנגשות במולקולות ובאטומים באוויר, ויוצרות חלקיקים משניים הנקראים מיואונים. מיואונים הם חלקיקים תת-אטומיים בסיסיים הדומים לאלקטרונים אך כבדים פי 207. מיואונים יכולים לחדור לעצמים מוצקים, בהתאם לצפיפות העצם. לדוגמה, סלעים ומבנים סופגים מיואונים רבים בגלל צפיפותם הגבוהה.

בינתיים, GPS מסתמך על גלי רדיו מסורתיים, שהם חלשים יותר בגבהים גבוהים יותר ונוטים להתפזר, מה שמקשה על השימוש בהם לזיהוי תנועה מתחת לאדמה.

טנאקה ועמיתיו ניצלו את תכונות הקרינה הקוסמית כדי למפות מקומות שקשה להגיע אליהם כמו הרי געש, ליבות כורים גרעיניים ופירמידות. הם פיתחו מערכת מיקום אלחוטית חדשה המשתמשת במואונים בשם MuWNS. המערכת מורכבת מגלאי ייחוס על פני השטח ומגלאי קליטה מתחת לאדמה כדי לזהות את מסלול המואונים. על ידי ניתוח התזמון והכיוון של המואונים, MuWNS קובע את מיקום גלאי הקליטה מתחת לאדמה יחסית לגלאי הייחוס על פני השטח.

כל הנתונים שנאספו ישמשו לאחר מכן לשחזור נתיבי המיואונים וליצירת מודל או מפה של האזור התת-קרקעי. המפה יכולה לספק מידע בעל ערך, כגון הרכב וצפיפות החומרים שדרכם עברו המיואונים, מה שיאפשר למומחים לדמיין מבנים תת-קרקעיים ומאפיינים גיאוגרפיים.

הצוות בדק את מערכת MuWNS החדשה על ידי הצבת רובוט קליטה במרתף והצבת ארבעה גלאי ייחוס בקומה השישית של בניין. לאחר מכן הם שוחזרו בהצלחה את מסלולו של האדם מתחת לאדמה על ידי סינון הקרניים הקוסמיות שנקלטו על ידי הגלאים.

הצוות הדגים את מערכת המיקום הגלובלית הראשונה בעולם המבוססת על קרינה קוסמית, שיכולה לתמוך במשימות חיפוש והצלה עתידיות ובניטור הרי געש. בשלב הבא, הם מתכננים לשפר את MuWNS כך שניתן יהיה לשלב אותה בסמארטפונים.

ת'ו טאו (לפי Interesting Engineering )

קישור למקור: https://vnexpress.net/nhat-ban-dung-tia-vu-tru-theo-doi-chuyen-dong-trong-long-dat-4618863.html