Дослідники з Токійського університету презентували інноваційну навігаційну систему MuWNS (Muonometric Wireless Navigation System). Вона працює там, де класичний GPS безсилий — під землею, глибоко під водою та всередині залізобетонних будівель. Замість радіосигналів із супутників система відстежує рух потоків мюонів — елементарних частинок космічного походження, здатних легко проходити крізь тверді породи.
Принцип роботи: як космічне проміння замінює супутники
Мюони утворюються у верхніх шарах земної атмосфери під впливом космічного випромінювання. Цей процес безперервний та інтенсивний: щохвилини на кожен квадратний метр нашої планети припадає близько 10 000 таких частинок. Оскільки мюони мають величезну проникну здатність, вчені вирішили використати їх для тріангуляції положення об’єктів у складних умовах.
Раніше за допомогою мюонних сканерів археологи виявляли приховані кімнати у єгипетських пірамідах. Тепер японські фізики адаптували технологію для динамічного трекінгу людей, забезпечивши обмін даними між наземними орієнтирами та портативним приймачем.
Перші випробування в хмарочосах та проблема точності
Під час польових тестів розробники успішно відстежили переміщення лаборанта у підвалі хмарочоса, орієнтуючись за датчиками, розміщеними на верхніх поверхах будівлі. Головним викликом наразі залишається точність вимірювань. Похибка позиціювання коливається від 2 до 25 метрів, а при швидкому бігу чи великих відстанях може досягати й 100 метрів. Для виправлення цього недоліку вчені планують інтегрувати в детектори надточні компактні атомні годинники.
Порівняння традиційної навігації GPS та нової системи MuWNS:
| Критерій порівняння | Супутниковий GPS | Мюонна система MuWNS |
|---|---|---|
| Джерело навігаційного сигналу | Орбітальні супутники | Атмосферні мюони (космічні промені) |
| Проникність сигналу | Блокується землею, водою, бетоном | Легко долає скелі, воду та залізобетон |
| Поточна похибка позиціювання | Від кількох сантиметрів до метрів | Від 2 до 25 метрів (у процесі доопрацювання) |
| Необхідність прямої видимості неба | Обов’язкова | Відсутня |
Сфери застосування нової технології
Мюонна навігація має потенціал повністю змінити роботу рятувальних служб під час ліквідації наслідків обвалів будівель чи аварій у шахтах. Крім того, технологія стане корисною для геологів, спелеологів, військових підрозділів, які працюють у підземних бункерах, та археологів, що досліджують стародавні катакомби.
Підсумок
Японські фізики з Токійського університету розробили мюонометричну навігаційну систему MuWNS, яка дозволяє визначати координати під землею та в глибоких підвалах хмарочосів за допомогою потоків мюонів із космічного проміння. Технологія успішно пройшла перші випробування, продемонструвавши здатність проникати крізь будь-які залізобетонні та скельні перешкоди. Поточна похибка визначення координат становить 2–25 метрів, проте розробники планують покращити точність за допомогою використання компактних атомних годинників.
