세계 최초 'GPS' 시스템, 우주선 이용

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과학자들은 강력한 우주선을 이용해 지하의 움직임을 추적할 수 있는 GPS(위성항법시스템)를 개발했습니다.

우주에서 지구에 떨어지는 우주선을 보여주는 그림입니다. 사진: Shutterstock — 우주에서 지구에 떨어지는 우주선을 보여주는 그림입니다. 사진: *Shutterstock*

우주선은 태양, 먼 은하, 초신성, 기타 천체 등의 우주 공간에서 발생하는 고에너지 입자입니다. 인간은 우주선을 직접 보거나 느낄 수 없지만, 우주선은 우주에서 지구로 끊임없이 쏟아지고 있습니다. 사실, 우주선이 너무 많아서 과학자들은 매분 한 개의 우주선이 지구 표면 1제곱센티미터에 닿는다고 추정합니다.

도쿄 대학의 타나카 히로유키 교수가 이끄는 연구팀은 우주선을 사용하여 지하에서의 움직임을 추적할 수 있는 GPS(위성항법시스템)를 개발했다고 Interesting Engineering이 6월 18일에 보도했습니다. 이 새로운 연구는 저널 iScience에 게재되었습니다.

우주선은 지구 대기권에 진입하면서 공기 중의 분자와 원자와 충돌하여 뮤온이라는 2차 입자를 생성합니다. 뮤온은 전자와 비슷하지만 207배 더 무거운 기본적인 아원자 입자입니다. 뮤온은 고체를 관통할 수 있으며, 관통 정도는 물체의 밀도에 따라 달라집니다. 예를 들어, 바위와 건물은 밀도가 높아서 많은 뮤온을 흡수합니다.

반면 GPS는 기존의 전파를 사용하는데, 이 전파는 고도가 높아질수록 신호가 약해지고 산란되기 쉽습니다. 이로 인해 이를 사용하여 지하 움직임을 감지하는 것이 어렵습니다.

다나카와 그의 동료들은 우주선의 특성을 이용하여 화산, 원자로 핵심, 피라미드와 같이 접근하기 어려운 장소의 지도를 만들었습니다. 그들은 MuWNS라고 불리는 뮤온을 이용한 새로운 무선 위치 지정 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 표면에 기준 감지기를 설치하고, 지하에 수신기 감지기를 설치하여 뮤온 경로를 감지합니다. MuWNS는 뮤온의 타이밍과 방향을 분석하여 표면의 기준 감지기와 관련된 지하 수신기 감지기의 상대적 위치를 결정합니다.

수집된 모든 데이터는 뮤온의 경로를 재구성하여 지하 지역의 모델이나 지도를 만드는 데 도움이 됩니다. 지도는 뮤온이 통과하는 물질의 구성과 밀도와 같은 귀중한 정보를 제공하여 전문가가 지하 구조물과 지리적 특징을 시각화하는 데 도움이 됩니다.

연구팀은 수신 로봇에 지하 위치를 제공하고 건물 6층에 기준 감지기 4개를 설치하여 새로운 MuWNS 시스템을 테스트했습니다. 그런 다음 그들은 탐지기가 감지한 우주선을 걸러내어 터널러의 경로를 성공적으로 재구성했습니다.

전문가 팀은 미래의 수색 및 구조 임무와 화산 모니터링 작업을 지원할 수 있는 세계 최초의 우주선 기반 GPS를 시연했습니다. 다음으로, MuWNS를 개선해 스마트폰에 통합할 수 있도록 할 계획이다.

투 타오 ( 흥미로운 엔지니어링 에 따르면)

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