Первая в мире система «GPS», использующая космические лучи

Ученые разрабатывают глобальную систему позиционирования, которая может отслеживать подземные движения с помощью мощных космических лучей.

Иллюстрация космических лучей, падающих на Землю из космоса. Фото: Shutterstock — Иллюстрация космических лучей, падающих на Землю из космоса. Фото: *Shutterstock*

Космические лучи – это высокоэнергетические частицы, источником которых является космос, включая такие источники, как Солнце, далёкие галактики, сверхновые и другие небесные тела. Хотя люди не могут видеть или ощущать космические лучи напрямую, они постоянно бомбардируют Землю из космоса. Их настолько много, что, по оценкам учёных, каждую минуту один космический луч падает на один квадратный сантиметр поверхности Земли.

Группа исследователей под руководством профессора Хироюки Танаки из Токийского университета использовала космические лучи для разработки глобальной системы позиционирования, способной отслеживать перемещения под землей, сообщило издание Interesting Engineering 18 июня. Новое исследование опубликовано в журнале iScience.

Когда космические лучи проникают в атмосферу Земли, они сталкиваются с молекулами и атомами воздуха, образуя вторичные частицы, называемые мюонами. Мюоны — это фундаментальные субатомные частицы, похожие на электроны, но в 207 раз тяжелее. Мюоны могут проникать сквозь твёрдые тела, в зависимости от их плотности. Например, камни и здания поглощают большое количество мюонов благодаря своей высокой плотности.

Между тем, GPS использует традиционные радиоволны, которые слабеют на больших высотах и склонны к рассеиванию, что затрудняет их использование для обнаружения перемещений под землей.

Танака и его коллеги использовали свойства космических лучей для картирования труднодоступных мест, таких как вулканы, активные зоны ядерных реакторов и пирамиды. Они разработали новую беспроводную систему позиционирования, использующую мюоны, под названием MuWNS. Система состоит из опорных детекторов на поверхности и приёмного детектора под землей для определения траектории мюонов. Анализируя время и направление движения мюонов, MuWNS определяет положение приёмного детектора под землей относительно опорного детектора на поверхности.

Все собранные данные будут затем использованы для реконструкции траекторий мюонов и создания модели или карты подземного пространства. Карта может предоставить ценную информацию, такую как состав и плотность материалов, через которые прошли мюоны, что позволит экспертам визуализировать подземные сооружения и географические особенности.

Команда протестировала новую систему MuWNS, разместив робота-приёмника в подвале и четыре контрольных детектора на шестом этаже здания. Затем они успешно реконструировали путь человека под землёй, отфильтровав космические лучи, зафиксированные детекторами.

Команда продемонстрировала первую в мире систему глобального позиционирования на основе космических лучей, которая может быть использована в будущих поисково-спасательных операциях и мониторинге вулканов. В дальнейшем они планируют усовершенствовать MuWNS, чтобы её можно было интегрировать в смартфоны.

Ту Тао (по данным Interesting Engineering )

Ссылка на источник