Первая в мире система «GPS» использует космические лучи

Ученые разрабатывают глобальную систему позиционирования, которая может отслеживать подземные перемещения с помощью мощных космических лучей.

Иллюстрация космических лучей, падающих на Землю из космоса. Фото: Shutterstock — Иллюстрация космических лучей, падающих на Землю из космоса. Фото: *Shutterstock*

Космические лучи — это высокоэнергетические частицы, которые возникают в космическом пространстве, включая такие источники, как Солнце, далекие галактики, сверхновые и другие небесные тела. Хотя люди не могут видеть или чувствовать космические лучи напрямую, они постоянно падают на Землю из космоса. На самом деле их настолько много, что, по оценкам ученых, каждую минуту один космический луч попадает на один квадратный сантиметр поверхности Земли.

Исследовательская группа под руководством профессора Хироюки Танаки из Токийского университета использовала космические лучи для разработки глобальной системы позиционирования, которая может отслеживать перемещения под землей, сообщило издание Interesting Engineering 18 июня. Новое исследование опубликовано в журнале iScience.

Входя в атмосферу Земли, космические лучи сталкиваются с молекулами и атомами в воздухе, создавая вторичные частицы, называемые мюонами. Мюоны — фундаментальные субатомные частицы, похожие на электроны, но в 207 раз тяжелее. Мюоны могут проникать сквозь твердые тела, степень проникновения зависит от плотности объекта. Например, камни и здания поглощают много мюонов из-за своей высокой плотности.

Между тем, GPS использует традиционные радиоволны, которые зачастую слабее на больших высотах и подвержены рассеиванию. Это существенно затрудняет его использование для обнаружения подземных перемещений.

Танака и его коллеги использовали свойства космических лучей для картирования труднодоступных мест, таких как вулканы, активные зоны ядерных реакторов и пирамиды. Они разработали новую беспроводную систему позиционирования с использованием мюонов, названную MuWNS. Система включает в себя опорные детекторы на поверхности и подземный приемный детектор для обнаружения траектории мюона. Анализируя время и направление мюонов, MuWNS определяет относительное положение подземного приемного детектора относительно опорного детектора на поверхности.

Все собранные данные затем помогут реконструировать пути мюонов для создания модели или карты подземного пространства. Карты могут предоставить ценную информацию, такую как состав и плотность материалов, через которые проходят мюоны, что позволяет экспертам визуализировать подземные сооружения и географические особенности.

Команда протестировала новую систему MuWNS, разместив робота-приемника в подвале и разместив четыре контрольных детектора на шестом этаже здания. Затем они успешно реконструировали путь туннелера, проанализировав космические лучи, зафиксированные детекторами.

Группа экспертов продемонстрировала первую в мире глобальную систему позиционирования на основе космических лучей, которая может использоваться в будущих поисково-спасательных миссиях и операциях по мониторингу вулканов. Далее они планируют усовершенствовать MuWNS, чтобы его можно было интегрировать в смартфоны.

Ту Тао (по данным Interesting Engineering )

Ссылка на источник