سیستم ناوبری ژاپنی که به یاری پرتوهای کیهانی مسیرها را شناسایی می‌کند
غزال زیاری- در عصر حاضر و در دنیای پیشرفته امروز، سیستم موقعیت‌یابی جهانی (GPS) به یکی از ارکان ضروری زندگی روزمره و راه‌یابی مدرن بدل شده است؛ کاربرد این فناوری هم برای افراد عادی و هم در زمینه‌های نظامی، ترابری و سایر حوزه‌ها محسوس است.
اما یکی از نقاط ضعف بارز GPS که اکنون با پیشرفت‌های علمی بیشتر نمایان شده، این است که سیگنال‌های آن قادر به عبور مؤثر از آب، سنگ و فضاهای عمیق زیرزمینی نیستند. این مسئله باعث گردیده تا در موقعیت‌های حساس و تعیین‌کننده، نیاز به یک سامانه جایگزین دقیق‌تر به شدت احساس شود.
ابتکار عمل ژاپنی‌ها
به منظور برطرف کردن این چالش، پژوهشگران ژاپنی شروع به کار کرده و در پی آزمایش یک سامانه ناوبری نوین هستند که به جای اتکا به ماهواره‌ها، از ذرات میون ناشی از پرتوهای کیهانی بهره می‌گیرد.
این سیستم به نام Muometric Wireless Navigation System یا به اختصار MuWNS شناخته می‌شود و از ذرات طبیعی میون برای تعیین موقعیت در مکان‌های خاصی همچون زیر زمین، داخل ساختمان‌ها و زیر آب استفاده می‌کند؛ جایی که GPS نمی‌تواند به طور مؤثر عمل کند.
پژوهشگران بر این باورند که این نوآوری به زودی قادر خواهد بود در عملیات‌های جست‌وجو و نجات برای هدایت ربات‌ها، در وسایل نقلیه خودران در فضاهای زیرزمینی و در نهایت در ناوبری مناطق بدون سیگنال ماهواره‌ای کاربرد پیدا کند.
نحوه کارکرد پرتوهای کیهانی در موقعیت‌یابی
پرتوهای کیهانی به طور مداوم ذرات میونی تولید می‌کنند که به سطح زمین برخورد می‌کنند. میون‌ها، بر خلاف امواج رادیویی GPS، از مواد متراکم نظیر آب و سنگ به راحتی عبور می‌کنند.
هیرویوکی تاناکا از دانشگاه توکیو تاکید می‌کند که میون‌های پرتوهای کیهانی به صورت یکنواخت به زمین فرود می‌آیند و با سرعتی ثابت حرکت می‌کنند؛ حتی هنگامی که از موانع مختلف عبور می‌کنند، این سرعت تغییر نمی‌کند و از چندین کیلومتر سنگ نیز می‌گذرند.
با اتکا به این ویژگی، دانشمندان یک سامانه نوین مکان‌یابی به نام muPS را توسعه داده‌اند که هدف آن فراهم کردن امکان موقعیت‌یابی در محیط‌های زیرزمینی، داخل ساختمان‌ها و زیر آب است.
این فناوری با استفاده از ایستگاه‌های مرجع سطح زمین و یک گیرنده زیر سطح زمین، قادر به شناسایی میون‌ها است. با اندازه‌گیری این ذرات و به کارگیری ساعت‌های هماهنگ، سامانه می‌تواند موقعیت گیرنده را محاسبه کند.
هرچند که استفاده از فناوری میون تازگی ندارد و پیش‌تر در بررسی آتشفشان‌ها، بررسی سازه‌های باستانی و کشف فضاهای پنهان درون اهرام به کار رفته بود، پژوهشگران ژاپنی اکنون در حال بررسی توانایی این ذرات برای حل یک معضل دیگر هستند: ناوبری بدون وابستگی به سیگنال‌های ماهواره‌ای.
آزمایش چالش‌برانگیز برای میون‌ها
پس از مطرح شدن این پرسش، دانشمندان به بررسی این سامانه با حرکت در زیرزمین یک ساختمان پرداختند.
در نمونه‌های اولیه این فناوری، نیاز به اتصال سیمی گیرنده به یک ایستگاه زمینی وجود داشت که این امر دامنه کاربرد آن را محدود می‌کرد؛ اما سامانه جدید MuWNS به صورت بی‌سیم عمل کرده و برای هماهنگ‌سازی ایستگاه‌های مرجع و گیرنده از ساعت‌های کوارتز دقیق استفاده می‌کند.
در این آزمایش، پژوهشگران ایستگاه‌های مرجع را در طبقه ششم یک ساختمان قرار داده و فردی که گیرنده را به همراه داشت، به راه رفتن در راهروهای زیرزمین پرداخت. این سامانه موفق شد مسیر حرکت فرد را پیگیری کرده و مسیر طی شده را بازساز‌ی کند.
دقت گزارش شده در این آزمایش بین ۲ تا ۲۵ متر بود و سامانه تا حدود ۱۰۰ متر می‌توانست کار کند.
تاناکا در این زمینه توضیح داد که این عملکرد با دقت GPS نقطه‌ای در مناطق شهری زمین قابل مقایسه است و حتی ممکن است بهتر از آن باشد. البته او یادآور شد که این فناوری هنوز برای استفاده روزمره مناسب نیست.
طبق گفته او، کاربران نیاز به دقتی در حدود یک متر دارند و حصول به چنین دقتی، بهبود همگام‌سازی زمانی را به یکی از مهم‌ترین چالش‌های پیش روی این فناوری تبدیل می‌کند. بنابراین، برای جایگزینی GPS با این ابزار نوین، حداقل در زندگی روزمره، لازم است کمی بیشتر منتظر بمانیم.
منبع: timesofindia