Badania przeprowadzone na Uniwersytecie w Tokio wykazały, że miony kosmiczne, czyli cząstki powstające na skutek oddziaływania promieniowania kosmicznego na górne warstwy atmosfery, można wykorzystać do stworzenia odpowiednika systemu GPS działającego tam, gdzie nie docierają sygnały satelitarne. Opracowany przez naukowców nowy system nawigacji można stosować wewnątrz pomieszczeń, pod ziemią oraz pod wodą.
Zespół badawczy pod kierownictwem profesora Hiroyuki Tanaka zademonstrował działanie systemu MuWNS (ang. Wireless Muometric Navigation System) w piwnicach sześciopiętrowego budynku, gdzie standardowy sygnał GPS jest nieosiągalny. Działanie systemu opiera się na identyfikacji mionów, które przenikają przez wykrywacze referencyjne i trafiają do odbiornika. Aby określić miejsce położenia odbiornika zbadano czas, jaki upłynął pomiędzy przejściem cząstek promieniowania przez wykrywacze referencyjne a ich dotarciem do odbiornika. System działa zatem podobnie, jak w przypadku systemów nawigacji satelitarnej, które określają lokalizację dzięki wyznaczeniu czasu, jaki upłynął od momentu wysłania sygnału satelitarnego do momentu jego odbioru. Prawidłowe działanie systemu wymaga jednak bardzo dokładnych narzędzi pomiarowych, ponieważ miony poruszają się z prędkością zbliżoną do prędkości światła.
Możliwe obszary zastosowania
W przyszłości system MuWNS może zostać wykorzystany do nawigacji robotów pracujących pod wodą oraz prowadzenia autonomicznych pojazdów pod ziemią. Systemy oparte na wykorzystaniu mionów mogą również być przydatne w obrazowaniu i monitorowaniu wielu niedostępnych przestrzeni takich jak wnętrza wulkanów, cyklonów oraz przewidywaniu katastrof przyrodniczych, np. na podstawie obserwacji zmian dna oceanicznego.
Wyzwania związane z wdrożeniem systemu
Aby system nadawał się do zastosowań praktycznych, konieczne jest wykorzystanie bardzo kosztownych, ale również precyzyjnych zegarów atomowych, umieszczonych na układach scalonych. Kluczem jest bowiem precyzja i synchronizacja czasu pomiędzy odbiornikiem i wykrywaczami referencyjnymi. System MuWNS znalazł się na Liście Najlepszych Wynalazków w 2023 r., przygotowanej przez Time Inc. Więcej na temat odkryć zespołu badawczego z Uniwersytetu w Tokio w artykule pod linkiem.
*Obraz główny przygotowany za pomocą generatora obrazów DALL-E, dostępnego w ramach Bing Image Creator.
