Первая в мире система «GPS», использующая космические лучи

Благодаря мощным космическим лучам ученые разработали глобальную систему позиционирования, способную отслеживать даже перемещения под землей.

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

Космические лучи — это высокоэнергетические частицы, исходящие из космоса, в том числе из таких источников, как Солнце, далёкие галактики, сверхновые и другие небесные тела. Хотя люди не могут непосредственно видеть или чувствовать космические лучи, они постоянно обрушиваются на Землю из космоса. На самом деле, их так много, что, по оценкам учёных, один космический луч попадает на один квадратный сантиметр поверхности Земли каждую минуту.

Как сообщило издание Interesting Engineering 18 июня, исследовательская группа под руководством профессора Хироюки Танаки из Токийского университета использует космические лучи для разработки глобальной системы позиционирования, способной отслеживать движения внутри земной коры. Новое исследование было опубликовано в журнале iScience.

Когда космические лучи попадают в атмосферу Земли, они сталкиваются с молекулами и атомами в воздухе, создавая вторичные частицы, называемые мюонами. Мюоны — это фундаментальные субатомные частицы, похожие на электроны, но в 207 раз тяжелее. Мюоны могут проникать в твердые тела, степень проникновения зависит от плотности объекта. Например, камни и здания поглощают больше мюонов из-за своей высокой плотности.

Между тем, GPS использует традиционные радиоволны, которые, как правило, слабее на больших высотах и ​​более подвержены рассеянию. Это делает их использование для обнаружения движения под землей очень сложным.

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 навигационную систему на основе мюонов, получившую название MuWNS. Система включает в себя наземные эталонные детекторы и подземный приемный детектор для обнаружения траектории мюонов. Анализируя время и направление движения мюонов, MuWNS определяет относительное положение подземного приемного детектора по отношению к наземному эталонному детектору.

Впоследствии все собранные данные помогут реконструировать траекторию мюона и создать модель или карту подземной области. Карта может предоставить ценную информацию, такую ​​как состав и плотность материалов, через которые прошел мюон, что позволит специалистам визуализировать подземные структуры и географические особенности.

Исследовательская группа протестировала новую систему MuWNS, разместив детектор человека в подвале и четыре эталонных детектора на шестом этаже здания. Затем им удалось успешно восстановить траекторию движения человека под землей, отфильтровав космические лучи, обнаруженные детекторами.

Группа экспертов продемонстрировала, что первая в мире глобальная система позиционирования на основе космических лучей может поддерживать будущие поисково-спасательные операции и мониторинг вулканов. Далее они планируют усовершенствовать MuWNS, чтобы ее можно было интегрировать в смартфоны.

Тху Тао (по данным Interesting Engineering )

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