우주선을 이용한 세계 최초의 'GPS' 시스템.

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과학자들은 강력한 우주선을 이용해 지하의 움직임까지 추적할 수 있는 글로벌 위치 확인 시스템을 개발했습니다.

우주에서 지구로 쏟아지는 우주선을 묘사한 그림. 사진: Shutterstock — 우주에서 지구로 쏟아지는 우주선을 묘사한 그림. 사진: *Shutterstock*

우주선은 태양, 먼 은하, 초신성 및 기타 천체를 포함한 우주 공간에서 발생하는 고에너지 입자입니다. 인간은 우주선을 직접 보거나 느낄 수는 없지만, 우주선은 끊임없이 우주에서 지구로 쏟아져 내립니다. 실제로 우주선의 양은 매우 많아서 과학자들은 매분 지구 표면 1제곱센티미터에 우주선 하나가 충돌하는 것으로 추정합니다.

도쿄대학교의 다나카 히로유키 교수 연구팀이 우주선을 이용해 지구 내부의 움직임을 추적할 수 있는 글로벌 위치 확인 시스템(GPS)을 개발하고 있다고 Interesting Engineering이 6월 18일 보도했다. 이번 연구 결과는 iScience 저널에 게재되었다.

우주선이 지구 대기에 진입하면 공기 중의 분자와 원자와 충돌하여 뮤온이라는 2차 입자를 생성합니다. 뮤온은 전자와 유사하지만 무게가 207배 더 무거운 기본 아원자 입자입니다. 뮤온은 고체를 투과할 수 있으며, 투과 정도는 물체의 밀도에 따라 달라집니다. 예를 들어, 암석이나 건물은 밀도가 높기 때문에 더 많은 뮤온을 흡수합니다.

한편, GPS는 기존의 전파를 이용하는데, 이 전파는 일반적으로 고도가 높을수록 약해지고 산란에 취약합니다. 따라서 지하 움직임을 감지하는 데 사용하기가 매우 어렵습니다.

다나카와 그의 동료들은 우주선의 특성을 이용하여 화산, 원자력 발전소 노심, 피라미드와 같이 접근하기 어려운 장소를 지도화했습니다. 그들은 뮤온을 이용한 새로운 무선 항법 시스템인 MuWNS를 개발했습니다. 이 시스템은 지상 기준 검출기와 뮤온의 궤적을 감지하는 지하 수신 검출기로 구성됩니다. MuWNS는 뮤온의 시간과 방향을 분석하여 지하 수신 검출기와 지상 기준 검출기의 상대적 위치를 결정합니다.

이후 수집된 모든 데이터는 뮤온의 궤적을 재구성하여 지하 지역의 모델 또는 지도를 만드는 데 사용될 것입니다. 이 지도는 뮤온이 통과한 물질의 구성 및 밀도와 같은 귀중한 정보를 제공하여 전문가들이 지하 구조와 지리적 특징을 시각화할 수 있도록 해줍니다.

연구팀은 지하에 인체 탐지기를 설치하고 건물 6층에 기준 탐지기 4개를 배치하여 새로운 MuWNS 시스템을 테스트했습니다. 그 결과, 탐지기에서 감지된 우주선을 걸러내어 지하에서 인체가 이동한 경로를 성공적으로 재구성했습니다.

전문가팀은 세계 최초의 우주선 기반 GPS가 향후 수색 및 구조 활동과 화산 감시에 활용될 수 있음을 입증했습니다. 다음 단계로, MuWNS를 스마트폰에 통합할 수 있도록 개선할 계획입니다.

Thu Thao ( Interesting Engineering 에 따르면)

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