ردیاب عجیبی که زیر آب هم کار می‌کند/ استفاده از پرتو‌های کیهانی برای ساخت مکان‌یاب جدید

دانشمندان به یک سیستم موقعیت‌یاب جدید رسیده‌اند که می‌تواند با ردیابی ذرات پرتو‌های کیهانی، زیر زمین و زیر آب کار کند.

به گزارش همشهری‌آنلاین؛ جی‌پی‌اس (GPS) یک فناوری ردیاب قدرتمند است، اما در داخل ساختمان‌ها، زیرزمین یا زیر آب، به خوبی کار نمی‌کند. اکنون مهندسان ژاپنی فناوری جایگزینی را توسعه داده و آزمایش کرده‌اند که از پرتو‌های کیهانی برای ردیابی حرکت استفاده می‌کند.

جی‌پی‌اس از شبکه‌ای متشکل از چند ده ماهواره در مدار‌های دقیق اطراف زمین استفاده می‌کند و گیرنده‌های دستگاه‌هایی مانند تلفن‌های همراه دائما به سیگنال‌های آن ماهواره‌ها گوش می‌دهند. این دستگاه‌ها می‌توانند فاصله خود از هر ماهواره جی‌پی‌اس شناسایی‌شده را تعیین کنند و هنگامی که سیگنال‌ها را از حداقل چهار ماهواره دریافت می‌کنند، می‌توانند موقعیت نسبی خود را روی زمین با تقریب چند متر تعیین کند.

این فناوری برای استفاده روزانه بسیار دقیق است، اما سیگنال‌های جی‌پی‌اس از صخره‌ها، آب و سطوحی مانند دیوار‌ها منعکس می‌شوند و این دقتش در زیر زمین، زیر آب، داخل ساختمان‌ها یا حتی در مناطق متراکم را کاهش می‌دهد؛ بنابراین محققان دانشگاه توکیو فناوری جدیدی را توسعه داده‌اند که آن را سیستم موقعیت‌یابی بی‌سیم موومتریک (MuWNS) می‌نامند، که برای دقت بیشتر در این شرایط طراحی شده است.

سیگنال‌هایی که «MuWNS» ردیابی می‌کند، می‌تواند مستقیما از طریق مواد جامد منتقل شود. این سیگنال‌ها ذرات میون هستند و زمانی تولید می‌شوند که پرتو‌های کیهانی وارد جو زمین می‌شوند و در تعامل با ذرات موجود در جو، آبشاری از ذرات ثانویه را ایجاد می‌کنند. این بارش ذرات ثابت است و تخمین زده می‌شود که هر متر مربع از سطح زمین در معرض ۱۰۰۰۰ میون در هر دقیقه است.

این تیم دستگاه ردیاب را در اعماق یک ساختمان چند طبقه آزمایش کردند، جایی که GPS معمولی در حفظ دقت خود با مشکل مواجه می‌شوئ. دانشمندی حامل یک آشکارساز میون دستی به زیرزمین یک ساختمان فرستاده شد و موقعیت آن آشکارساز با استفاده از چهار ایستگاه مرجع در طبقه ششم ساختمان ردیابی شد.

این ایستگاه‌های مرجع مانند ماهواره‌های GPS عمل می‌کردند. با ردیابی مسیر‌های میون‌هایی که توسط هر ایستگاه و آشکارساز انتخاب می‌شود، موقعیت دانشمند را می‌توان با درجه بالایی از دقت ردیابی کرد. به گفته تیم، هنوز جای زیادی برای پیشرفت وجود دارد.

پروفسور هیرویوکی تاناکا نویسنده اصلی مقاله گفت: «دقت فعلی «MuWNS» بین ۲ متر و ۲۵ متر با برد تا ۱۰۰ متر است که بستگی به عمق و سرعت فرد در حال راه رفتن دارد. این مکان‌یاب هنوز تا سطح عملی فاصله دارد. مردم به دقت یک متری نیاز دارند و کلید این کار همگام‌سازی زمان است.»

محققان می‌گویند که این می‌تواند در نهایت با ساعت‌های اتمی که در دستگاه‌های قابل حمل قرار می‌گیرند (این ساعت‌ها هنوز در حال توسعه و در حال حاضر برای استفاده گسترده بسیار گران هستند) اصلاح شود.

در سال‌های اخیر، آشکارساز‌های میون به دانشمندان کمک کرده‌اند تا درون ساختار‌های جامدی مانند هرم بزرگ جیزه را ببینند و یک سیستم هماهنگ‌سازی دقیق ساعت را که در زیر زمین و زیر آب کار می‌کند، آزمایش کنند. این آزمایش جدید نشان می‌دهد که روزی این فناوری می‌تواند به تقویت جی‌پی‌اس در مناطقی که در حال حاضر به خوبی کار نمی‌کند، کمک کند.

این تحقیق در مجله «iScience» منتشر شد.