Sistem 'GPS' pertama di dunia yang menggunakan sinar kosmik

Para ilmuwan mengembangkan sistem penentuan posisi global yang dapat melacak bahkan pergerakan di bawah tanah berkat sinar kosmik yang kuat.

Ilustrasi sinar kosmik yang menghujani Bumi dari luar angkasa. Foto: Shutterstock — Ilustrasi sinar kosmik yang menghujani Bumi dari luar angkasa. Foto: *Shutterstock*

Sinar kosmik adalah partikel berenergi tinggi yang berasal dari luar angkasa, termasuk sumber-sumber seperti Matahari, galaksi-galaksi jauh, supernova, dan benda-benda langit lainnya. Meskipun manusia tidak dapat melihat atau merasakan sinar kosmik secara langsung, sinar tersebut terus-menerus menghujani Bumi dari luar angkasa. Bahkan, jumlahnya sangat banyak sehingga para ilmuwan memperkirakan bahwa satu sinar kosmik mengenai satu sentimeter persegi permukaan Bumi setiap menitnya.

Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Profesor Hiroyuki Tanaka dari Universitas Tokyo menggunakan sinar kosmik untuk mengembangkan sistem penentuan posisi global yang dapat melacak pergerakan di dalam interior Bumi, seperti yang dilaporkan oleh Interesting Engineering pada 18 Juni. Penelitian baru ini diterbitkan dalam jurnal iScience.

Ketika sinar kosmik memasuki atmosfer Bumi, mereka bertabrakan dengan molekul dan atom di udara, menciptakan partikel sekunder yang disebut muon. Muon adalah partikel subatomik fundamental, mirip dengan elektron tetapi 207 kali lebih berat. Muon dapat menembus benda padat, sejauh mana penetrasinya bergantung pada kepadatan benda tersebut. Misalnya, batuan dan bangunan menyerap lebih banyak muon karena kepadatannya yang tinggi.

Sementara itu, GPS bergantung pada gelombang radio tradisional, yang umumnya lebih lemah di ketinggian yang lebih tinggi dan lebih rentan terhadap hamburan. Hal ini membuatnya sangat sulit digunakan untuk mendeteksi pergerakan di bawah tanah.

Tanaka dan rekan-rekannya memanfaatkan sifat-sifat sinar kosmik untuk memetakan tempat-tempat yang sulit dijangkau seperti gunung berapi, inti reaktor nuklir, dan piramida. Mereka mengembangkan sistem navigasi nirkabel baru menggunakan muon yang disebut MuWNS. Sistem ini mencakup detektor referensi berbasis permukaan dan detektor penerima bawah tanah untuk mendeteksi lintasan muon. Dengan menganalisis waktu dan arah muon, MuWNS menentukan posisi relatif detektor penerima bawah tanah terhadap detektor referensi berbasis permukaan.

Selanjutnya, semua data yang terkumpul akan membantu merekonstruksi lintasan muon untuk membuat model atau peta area bawah tanah. Peta tersebut dapat memberikan informasi berharga, seperti komposisi dan kepadatan material yang dilewati muon, memungkinkan para ahli untuk memvisualisasikan struktur bawah tanah dan fitur geografis.

Tim peneliti menguji sistem MuWNS baru dengan menempatkan detektor manusia di ruang bawah tanah dan empat detektor referensi di lantai enam sebuah gedung. Mereka kemudian berhasil merekonstruksi jalur manusia di bawah tanah dengan menyaring sinar kosmik yang terdeteksi oleh detektor.

Tim ahli telah menunjukkan bahwa sistem penentuan posisi global berbasis sinar kosmik pertama di dunia dapat mendukung misi pencarian dan penyelamatan di masa depan serta pemantauan gunung berapi. Selanjutnya, mereka berencana untuk meningkatkan MuWNS agar dapat diintegrasikan ke dalam ponsel pintar.

Thu Thao (Menurut Interesting Engineering )

Tautan sumber