Bilim adamları, yer altında kablosuz olarak seyahat etmek için ultra hızlı müonları kullandılar

Ev, hastane, ofis, fabrika ve madencilik hizmetlerinin otomasyonunu sağlamak için kapalı ve yer altı ortamlarında navigasyon geniş çapta incelenmiş ve uygulanması için çeşitli teknolojiler önerilmiştir.

Tokyo Üniversitesi’ndeki bilim adamları, GPS’in ulaşamadığı yerlerde gezinmek için yeni bir teknoloji geliştirdiler. Teknolojilerini kullanarak, altı katlı bir binanın bodrumundaki alıcının konumunu hesaplayabiliyorlar.

İlginç bir şekilde, bu teknik, bir yer altı müon tespit alıcısı ile senkronize edilmiş yer tabanlı müon tespit istasyonlarını kullanır.

Müonlar son zamanlarda piramitlerin içinden bakmamızı, volkanların derinliklerini keşfetmemizi ve kasırgaları izlememizi sağlama yetenekleriyle dikkatleri üzerine çekti. Müonlar sürekli ve düzenli olarak düşer (ortalama dakikada metrekare başına 10.000) ve manipüle edilemezler.

Tokyo Üniversitesi Muographix’ten Profesör Hiroyuki Tanaka şunları söyledi: Kozmik ışın müonları, Dünya’nın içinden eşit bir şekilde düşer ve hangi malzemeden geçerlerse geçsinler, kilometrelerce kayayı bile delip geçerek her zaman aynı hızda hareket ederler. Şimdi, müonları kullanarak, yer altında, iç mekanlarda ve su altında çalışan Mühendislik Konumlandırma Sistemi (MIPS) adını verdiğimiz yeni bir GPS türü geliştirdik. “

Deniz tabanındaki değişiklikleri algılamak için oluşturulan MuPS, bir yer altı müon algılama alıcısına koordinat sağlamak için dört yer üstü müon algılama referans istasyonu kullanır. Bu teknolojinin önceki yinelemelerinde alıcının bir yer istasyonuna bağlanması gerekiyordu ve bu da hareketi ciddi şekilde sınırlıyordu. Bununla birlikte, en son çalışma, yer istasyonlarının yüksek hassasiyetli kuvars saatler kullanılarak alıcı ile senkronizasyonudur.

Alıcının koordinatları, referans istasyonları tarafından sağlanan dört parametre ve müonların “uçuş zamanını” ölçmek için gereken senkron saatler kullanılarak hesaplanabilir. Bu yeni sisteme Muometric Wireless Navigation System (MuWNS) adı verilir.

Bilim adamları test için dedektörleri binanın altıncı katına yerleştirirken, alıcının dedektörünü bodrum katına “zıplayarak” taşıdı. Ahizeyi aldılar ve bodrum koridorlarında dikkatlice ilerlediler. Gerçek zamanlı navigasyon kullanmak yerine, yollarını belirlemek ve izlediğiniz yolu doğrulamak için ölçümler yapıldı.

Tanaka dedi ki, MuWNS’nin mevcut doğruluğu, yürüyen kişinin derinliğine ve hızına bağlı olarak 100 m’ye kadar menzil ile 2 m ile 25 m arasındadır. Bu, kentsel alanlarda zemin üzerinde tek noktalı GPS konumlandırması kadar iyidir. Ama yine de pratik olmaktan uzak. İnsanların bir metreye kadar hassasiyete ihtiyacı var ve bunun anahtarı zaman senkronizasyonu.”

“Metre doğruluğu ile gerçek zamanlı navigasyon sağlamak için bu sistemi geliştirmek, zaman ve paraya bağlıdır. İdeal olarak, ekip çip ölçeğinde atomik saatler (CSAC) kullanmak istiyor: CSAC saatleri zaten ticari olarak mevcut ve mevcut kuvars saatlerden daha iyi. Ancak , Bizimki için şu anda kullanmak için çok pahalılar. Ancak CSAC cep telefonlarına yönelik küresel talep arttıkça çok daha ucuz hale gelecek.

Gelecekte MuWNS, sürücüsüz araçları yeraltında yönlendirmek veya robotları su altında yönlendirmek için kullanılabilir. Atom saatinin yanı sıra, MuWNS’nin diğer tüm elektronik parçaları artık minyatürleştirilebilir ve ekip, yakında MuWNS’yi telefonunuz gibi elde taşınan cihazlara entegre etmenin mümkün olacağını tahmin ediyor. Bu, arama ve kurtarma ekiplerinin bina veya mayın çökmesi gibi acil durumlarda çalışma şeklini değiştirebilir.

Dergi referansı:

1. Hiroyuki KM Tanaka, Giuseppe Gallo, Jon Gluyas, Osamu Kamoshida, Domenico Lo Presti, Takashi Shimizu, Sara Steigerwald, Koji Takano, Yucheng Yang ve Yusuke Yokota, İç Mekan ve Yeraltı Ortamlarında ilk kablosuz biyometrik navigasyon sistemi (MuWNS)” iScience: 15 Haziran 2023, DOI: 10.1016/j.isci.2023.107000