Перша у світі система GPS, що використовує космічні промені

Вчені розробили систему глобального позиціонування, яка може відстежувати рухи під землею за допомогою потужних космічних променів.

Ілюстрація космічних променів, що падають на Землю з космосу. Фото: Shutterstock — Ілюстрація космічних променів, що падають на Землю з космосу. Фото: *Shutterstock*

Космічні промені – це високоенергетичні частинки, що походять з космосу, включаючи такі джерела, як Сонце, далекі галактики, наднові та інші небесні тіла. Хоча люди не можуть бачити чи відчувати космічні промені безпосередньо, вони постійно бомбардують Землю з космосу. Насправді їх настільки багато, що, за оцінками вчених, щохвилини один космічний промінь досягає одного квадратного сантиметра поверхні Землі.

Дослідницька група під керівництвом професора Хіроюкі Танаки з Токійського університету використала космічні промені для розробки глобальної системи позиціонування, яка може відстежувати рухи під землею, повідомило видання Interesting Engineering 18 червня. Нове дослідження було опубліковано в журналі iScience.

Коли космічні промені потрапляють в атмосферу Землі, вони стикаються з молекулами та атомами в повітрі, створюючи вторинні частинки, які називаються мюонами. Мюони – це фундаментальні субатомні частинки, подібні до електронів, але в 207 разів важчі. Мюони можуть проникати крізь тверді об'єкти, залежно від їхньої щільності. Наприклад, каміння та будівлі поглинають багато мюонів через свою високу щільність.

Тим часом GPS спирається на традиційні радіохвилі, які слабші на великих висотах і схильні до розсіювання, що ускладнює його використання для виявлення руху під землею.

Танака та його колеги використали властивості космічних променів для картографування важкодоступних місць, таких як вулкани, активні зони ядерних реакторів та піраміди. Вони розробили нову бездротову систему позиціонування з використанням мюонів під назвою MuWNS. Система складається з опорних детекторів на поверхні та приймального детектора під землею для виявлення шляху мюонів. Аналізуючи час та напрямок мюонів, MuWNS визначає положення приймального детектора під землею відносно опорного детектора на поверхні.

Усі зібрані дані потім будуть використані для реконструкції шляхів мюонів, щоб створити модель або карту підземної області. Карта може надати цінну інформацію, таку як склад і щільність матеріалів, через які проходили мюони, що дозволить експертам візуалізувати підземні структури та географічні особливості.

Команда випробувала нову систему MuWNS, розмістивши робота-приймача в підвалі та чотири опорні детектори на шостому поверсі будівлі. Потім вони успішно реконструювали шлях людини під землею, екрануючи космічні промені, зафіксовані детекторами.

Команда продемонструвала першу у світі систему глобального позиціонування на основі космічних променів, яка може підтримувати майбутні пошуково-рятувальні місії та моніторинг вулканів. Далі вони планують удосконалити MuWNS, щоб її можна було інтегрувати у смартфони.

Тху Тао (Згідно з Цікавою інженерією )

Посилання на джерело