El nuevo sistema de navegación funciona aunque falle el GPS

El nuevo sistema de navegación funciona aunque falle el GPS

Un nuevo sistema de navegación que rastrea las partículas subatómicas que bombardean constantemente la Tierra podría ayudarnos a navegar en interiores, bajo tierra y bajo el agua, todos los lugares donde falla el GPS.

El desafío: El GPS (Sistema de Posicionamiento Global) es un grupo de 31 satélites que transmiten continuamente señales de radio a unas 12,500 millas sobre la superficie de la Tierra. Los receptores en teléfonos, automóviles, aviones y barcos luego usan datos de señales de múltiples satélites para calcular su propia ubicación en la Tierra.

«Usando muones, hemos desarrollado un nuevo tipo de GPS… que funciona bajo tierra, en interiores y bajo el agua».

Hiroyuki Tanaka

Si bien el GPS ha revolucionado el transporte de superficie, las señales satelitales pueden reflejarse en superficies sólidas, lo que hace que el sistema de navegación no pueda identificar con precisión las ubicaciones del receptor en interiores, bajo tierra y bajo el agua.

Las señales de GPS también se pueden interferir o falsificar: los militares y los ciberdelincuentes pueden aprovechar esto para descifrar el sistema de GPS o engañar a los receptores para que muestren información inexacta.

Navegación cósmica: Investigadores de la Universidad de Tokio han desarrollado ahora un nuevo tipo de sistema de navegación en el que los receptores detectan muones, partículas subatómicas creadas por colisiones entre rayos cósmicos y partículas en la atmósfera terrestre, en lugar de señales de satélites.

“Los muones de rayos cósmicos caen por igual en la Tierra y siempre viajan a la misma velocidad, independientemente del material que atraviesen, incluso penetrando kilómetros de roca”. ha dicho investigador Hiroyuki Tanaka.

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“Ahora, utilizando muones, hemos desarrollado un nuevo tipo de GPS, al que hemos llamado sistema de posicionamiento muométrico (muPS), que funciona bajo tierra, en interiores y bajo el agua”, dijo y continuó.

El receptor se puede ubicar observando la distancia entre él y varios detectores de referencia.

Cómo funciona: El sistema muPS requiere un receptor y varios «detectores de referencia» colocados encima. El tiempo que tardan los muones en pasar a través de un detector de referencia y llegar al receptor se puede utilizar para determinar la distancia entre ellos.

Luego, la ubicación del receptor se puede triangular observando la distancia entre él y varios detectores de referencia.

La primera iteración del sistema de navegación del equipo de UTokyo, presentada en 2020fue diseñado para monitorear el lecho marino cambiante y, a través de simulaciones por computadora, demostraron que era posible determinar las coordenadas de un receptor submarino.

Sin embargo, el receptor tenía que estar conectado a una estación sobre el agua a través de un cable, lo que limitaba su movimiento.

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Una ilustración del sistema de navegación utilizado bajo el agua. Crédito: Hiroyuki KM Tanaka 2022

en su último estudiopublicado en iScience, el equipo demostró una versión inalámbrica de la tecnología, a la que llaman «sistema de navegación inalámbrica muométrica» ​​(MuWNS).

Esta vez colocaron sus detectores de referencia en el sexto piso de un edificio. Luego, una persona que sostenía un receptor caminó por los pasillos del sótano y, gracias a las mediciones de los detectores de referencia y el receptor, los científicos pudieron recrear su camino.

Agua fría : El nuevo sistema de navegación no funcionaba en tiempo real y aún queda mucho por hacer en términos de precisión.

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«La precisión actual de MuWNS está entre 2 y 25 metros, con un alcance de hasta 100 metros, dependiendo de la profundidad y la velocidad de la persona que camina», dijo Tanaka. «[This] todavía está lejos de un nivel práctico. La gente necesita una precisión de un metro.

La línea roja representa el camino recorrido por la persona que sostiene el receptor. La línea blanca con puntos es la ruta registrada por MuWNS. Crédito: Hiroyuki KM Tanaka

Esperar: Tanaka cree en incorporar relojes atómicos a escala de chip (CSAC) en MuWNS permitirá mediciones en tiempo real con una precisión de un metro, pero la tecnología está actualmente fuera del alcance incluso de su equipo.

“Los CSCA ya están disponibles comercialmente y son dos órdenes de magnitud mejores que los relojes de cuarzo que usamos actualmente”, explicó. «[T]Son demasiado caros para que los usemos ahora, pero espero que se vuelvan mucho más baratos a medida que aumente la demanda global de CSAC para teléfonos celulares.

Si los CSAC se vuelven comunes en los teléfonos y otras tecnologías de consumo, es posible que los otros componentes necesarios para el MuWNS ya sean lo suficientemente pequeños como para caber en los dispositivos. Esto significa que algún día podría ser común llevar un receptor detector de muones dondequiera que vayamos.

Esto podría ser extremadamente útil después de los desastres en los que las personas quedan atrapadas bajo tierra o entre los escombros. Como dijo Tanaka a Freethink, los drones voladores equipados con detectores de referencia sobre el área podrían permitir a los socorristas identificar las ubicaciones de los teléfonos celulares enterrados, y las personas que los llevan, con precisión centimétrica. .

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