Новий пристрій дозволить знати точне розташування без використання GPS

Зараз кількість різних пристроїв, що не піддається підрахункам, використовує GPS та інші супутникові системи для точного визначення свого поточного розташування. Як нам відомо, робота таких систем заснована на використанні надзвичайно точних атомних годинників, які підтримують найвищий рівень синхронізації супутникових сигналів. Однак, як показала практика, сигнали GPS можуть бути штучно пригнічені перешкодами, укладені в них дані можуть бути підмінені, а самі системи можуть бути будь-якої миті повністю відключені у разі початку військових дій, наприклад. Однак існує можливість відстеження точного розташування без використання будь-яких супутникових сигналів, але для цього літакам, судам і транспортним засобам будуть потрібні пристрої-акселерометри, здатні вимірювати прискорення з точністю не гірше за точність атомного годинника. І вчені з національної лабораторії Санді пропонують робити все це за допомогою крихітних хмар квантового газу, що освітлюються світлом лазерів.

Звичайно, подібні атомні акселерометри та гіроскопи вже існують якийсь час. Але всі подібні пристрої вельми габаритні, їм потрібна об’ємна вакуумна камера і ціла вакуумна система, здатна забезпечити рівень глибокого вакууму в цій камері. Це плюс необхідність створення не найслабших магнітних полів і досить інтенсивних променів лазерного світла призводить до того, що таким атомним навігаційним системам потрібна для роботи велика кількість енергії, що відразу ж ставить хрест на можливості використання всього цього на літальних апаратах і транспортних засобах.

Однак, деякий час тому дослідники з лабораторії Сандіа розробили та створили дослідний зразок вакуумної камери, розміром з тенісний м’ячик і містить хмару з атомів рубідії, які можуть використовуватися як атомний акселерометр. Цей дослідний зразок є першим у свого роду компактним, мало споживчим та надійним квантовим датчиком для навігаційних вимірювань. Більш того, на цей час цей датчик вже пропрацював безперервно протягом року, не потребуючи зовнішньої вакуумної системи. За весь час роботи не було помічено жодних ознак деградації точності, динамічного діапазону та інших характеристик датчика, що дозволяє замислюватися про практичне застосування даної технології.

Замість зовнішньої вакуумної системи у квантовому навігаційному датчику використовується технологія, що застосовується ще від часу появи перших електронних ламп. У титановий корпус датчика вбудовано два пристрої-поглиначі, наповнені спеціальним складом, який вступає в хімічні реакції та зв’язує будь-які молекули, яким вдалося просочитися всередину об’єму камери. Запасів що поглинає матеріалу в пристроях достатньо підтримки вакууму протягом тривалого часу, а самі пристрої-поглиначі не потребують подачі енергії ззовні.

Щоб не допустити просочування молекул в робочий об’єм вакуумної камери датчика, дослідники використовували титан і сапфір як матеріал для виготовлення всіх елементів. Ці матеріали, як відомо, здатні блокувати навіть гелій, який здатний просочуватися навіть через нержавіючу сталь та спеціальне скло Pyrex. На жаль, говорити про практичне застосування квантового датчика-акселерометра ще дуже рано.

Як уже згадувалося вище, цей датчик на цю мить зумів пропрацювати в безперервному режимі лише один рік. А для демонстрації того, що ця технологія вже готова до масового використання, знадобиться мінімум п’ять років безперервної роботи. Чотири роки, що залишилися до кінця випробувань, фахівці лабораторії Сандіа планують витратити на оптимізацію процесу виробництва таких датчиків, адже для виготовлення дослідного зразка були використані вкрай дорогі технології та обладнання, що застосовується для виготовлення ядерної зброї. Джерело