Sistem 'GPS' pertama di dunia menggunakan sinar kosmik

Para saintis membangunkan sistem penentududukan global yang boleh mengesan pergerakan bawah tanah menggunakan sinar kosmik yang berkuasa.

Ilustrasi sinar kosmik mengenai Bumi dari angkasa. Foto: Shutterstock — Ilustrasi sinar kosmik mengenai Bumi dari angkasa. Foto: *Shutterstock*

Sinar kosmik ialah zarah bertenaga tinggi yang berasal dari angkasa lepas, termasuk sumber seperti Matahari, galaksi jauh, supernova dan badan angkasa yang lain. Walaupun manusia tidak dapat melihat atau merasakan sinar kosmik secara langsung, mereka sentiasa membedil Bumi dari angkasa lepas. Malah, ia sangat banyak sehingga para saintis menganggarkan bahawa setiap minit, satu sinar kosmik mengenai satu sentimeter persegi permukaan Bumi.

Pasukan penyelidik yang diketuai oleh Profesor Hiroyuki Tanaka dari Universiti Tokyo menggunakan sinar kosmik untuk membangunkan sistem kedudukan global yang boleh mengesan pergerakan di bawah tanah, Kejuruteraan Menarik melaporkan pada 18 Jun. Penyelidikan baharu itu diterbitkan dalam jurnal iScience.

Apabila sinar kosmik memasuki atmosfera Bumi, ia berlanggar dengan molekul dan atom di udara, menghasilkan zarah sekunder yang dipanggil muon. Muon ialah zarah subatom asas yang serupa dengan elektron tetapi 207 kali lebih berat. Muon boleh menembusi objek pepejal, bergantung kepada ketumpatan objek. Contohnya, batu dan bangunan menyerap banyak muon kerana ketumpatannya yang tinggi.

Sementara itu, GPS bergantung pada gelombang radio tradisional, yang lebih lemah pada altitud yang lebih tinggi dan terdedah kepada penyebaran, menjadikannya sukar untuk digunakan untuk mengesan pergerakan di bawah tanah.

Tanaka dan rakan sekerjanya mengeksploitasi sifat sinar kosmik untuk memetakan tempat yang sukar dicapai seperti gunung berapi, teras reaktor nuklear dan piramid. Mereka membangunkan sistem penentududukan wayarles baharu menggunakan muon yang dipanggil MuWNS. Sistem ini terdiri daripada pengesan rujukan di permukaan dan pengesan penerima di bawah tanah untuk mengesan laluan muon. Dengan menganalisis masa dan arah muon, MuWNS menentukan kedudukan pengesan penerima di bawah tanah berbanding dengan pengesan rujukan di permukaan.

Semua data yang dikumpul kemudiannya akan digunakan untuk membina semula laluan muon untuk mencipta model atau peta kawasan bawah tanah. Peta itu boleh memberikan maklumat yang berharga, seperti komposisi dan ketumpatan bahan yang dilalui oleh muon, membolehkan pakar menggambarkan struktur bawah tanah dan ciri geografi.

Pasukan itu menguji sistem MuWNS baharu dengan meletakkan robot penerima di ruangan bawah tanah dan meletakkan empat pengesan rujukan di tingkat enam sebuah bangunan. Mereka kemudian berjaya membina semula laluan orang itu di bawah tanah dengan menyaring sinar kosmik yang diambil oleh pengesan.

Pasukan ini telah menunjukkan sistem kedudukan global berasaskan sinar kosmik pertama di dunia yang boleh menyokong misi mencari dan menyelamat masa depan serta pemantauan gunung berapi. Seterusnya, mereka merancang untuk menambah baik MuWNS supaya ia boleh disepadukan ke dalam telefon pintar.

Thu Thao (Menurut Kejuruteraan Menarik )

Pautan sumber