Verdens første GPS-system som bruker kosmisk stråling

Forskere utvikler et globalt posisjoneringssystem som kan spore bevegelser under jorden ved hjelp av kraftig kosmisk stråling.

Illustrasjon av kosmisk stråling som treffer jorden fra verdensrommet. Foto: Shutterstock

Kosmisk stråling er høyenergipartikler som stammer fra verdensrommet, inkludert kilder som solen, fjerne galakser, supernovaer og andre himmellegemer. Selv om mennesker ikke kan se eller føle kosmisk stråling direkte, bombarderer den jorden konstant fra verdensrommet. Faktisk er den så rikelig at forskere anslår at hvert minutt treffer én kosmisk stråle én kvadratcentimeter av jordoverflaten.

Et forskerteam ledet av professor Hiroyuki Tanaka fra Universitetet i Tokyo brukte kosmiske stråler til å utvikle et globalt posisjoneringssystem (GPS) som kan spore bevegelser under jorden, rapporterte Interesting Engineering 18. juni. Den nye forskningen ble publisert i tidsskriftet iScience.

Når kosmiske stråler kommer inn i jordens atmosfære, kolliderer de med molekyler og atomer i luften, og skaper sekundære partikler kalt myoner. Myoner er grunnleggende subatomære partikler som ligner på elektroner, men er 207 ganger tyngre. Myoner kan trenge gjennom faste objekter, avhengig av objektets tetthet. For eksempel absorberer steiner og bygninger mange myoner på grunn av sin høye tetthet.

I mellomtiden er GPS avhengig av tradisjonelle radiobølger, som er svakere i høyere høyder og er utsatt for spredning, noe som gjør det vanskelig å bruke til å oppdage bevegelse under jorden.

Tanaka og kollegene hans utnyttet egenskapene til kosmisk stråling for å kartlegge vanskelig tilgjengelige steder som vulkaner, kjernereaktorkjerner og pyramider. De utviklet et nytt trådløst posisjoneringssystem ved hjelp av myoner kalt MuWNS. Systemet består av referansedetektorer på overflaten og en mottakerdetektor under jorden for å oppdage myonenes bane. Ved å analysere myonenes timing og retning, bestemmer MuWNS posisjonen til mottakerdetektoren under jorden i forhold til referansedetektoren på overflaten.

Alle dataene som samles inn vil deretter bli brukt til å rekonstruere myonbanene for å lage en modell eller et kart over det underjordiske området. Kartet kan gi verdifull informasjon, som sammensetningen og tettheten av materialene myonene passerte gjennom, slik at eksperter kan visualisere underjordiske strukturer og geografiske trekk.

Teamet testet det nye MuWNS-systemet ved å plassere en mottakerrobot i kjelleren og fire referansedetektorer i sjette etasje i en bygning. Deretter rekonstruerte de vellykket personens bane under jorden ved å screene den kosmiske strålingen som ble plukket opp av detektorene.

Teamet har demonstrert verdens første globale posisjoneringssystem basert på kosmisk stråling som kan støtte fremtidige søk- og redningsoppdrag og vulkanovervåking. Deretter planlegger de å forbedre MuWNS slik at det kan integreres i smarttelefoner.

Thu Thao (ifølge Interesting Engineering )

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