Kdo by neznal globální polohový systém GPS? Americká satelitní rádiová navigace, budovaná od roku 1978, která v dnešní době využívá 32 satelitů, představuje důvěrnou součást každodenního života. Na GPS závisí celá řada civilních odvětví a samozřejmě vojenských aplikací, kvůli nimž byl tento systém původně vytvořen Pentagonem.
GPS obvykle funguje skvěle. Ale ne všude. Satelitní navigace mívá problémy uvnitř staveb, pod zemí, a také pod vodou. GPS rovněž bývá terčem elektronických útoků protivníka. Hiroyuki Tanaka z japonské University of Tokyo a jeho kolegové vyvíjejí pozoruhodnou alternativu, technologii mionometrické bezdrátové navigace MuWNS (Muometric Wireless Navigation System). Tato navigace by se měla uplatnit právě v situacích, kdy je systém GPS v koncích.
Navigace MuWNS využívá miony, čili nestabilní elementární částice ze skupiny leptonů. Miony vznikají v pozemské atmosféře při rozpadu pionů, vzniklých na pár nanosekund během bombardovaní atmosféry kosmickým zářením. Miony se rovněž prakticky ihned rozpadají, ale pohybují se tak rychle, že kvůli relativistické dilataci času zasahují zemský povrch. Každý čtvereční metr povrchu planety zasáhne každou minutu asi 10 tisíc mionů.
Miony nabízejí vícero zajímavých možností uplatnění a navigace je jednou z nich. Tanakův tým testoval systém MuWNS v útrobách velké mnohopodlažní budovy, kde konvenční GPS navigace selhává. Do suterénu budovy poslali vědce s kapesním mionovým detektorem. Badatelé sledovali jeho pozici s pomocí čtyř referenčních stanic na šestém podlaží zmíněné budovy. Referenční stanice přitom fungovaly jako satelity systému GPS.
Navigace MuWNS dosáhla během testu velmi slušné přesnosti. Jak uvádí Tanaka, v současnosti má jejich systém přesnost v průměru na 25 až 2 metry, podle toho, kde a jakou rychlostí se pohybuje osoba s detektorem. Je to stejně dobrý, ne-li lepší výkon, ve srovnání s GPS navigací v zastavěných oblastech (GPS single point positioning). Pro praktické využití je to ale stále málo.
Podle Tanaky je klíčem ke zlepšení přesnosti navigace MuWNS přesná synchronizace času. V tom by se mohly uplatnit miniaturizované atomové hodiny. Taková zařízení jsou dnes ve vývoji, ale stále jsou příliš drahá na to, aby byla prakticky použitelná. Technologie mionové navigace je teprve v plenkách. Například, badatelé sledovali kolegy s detektorem až zpětně, nikoliv v reálném čase. Vývoj ale běží slibně a mionová zařízení jsou už téměř na dosah.
Video: ‘muons; Detection, Cosmology, Tomography, Navigation and Civil Engineering’
Literatura
První pohled mionových očí do nitra fukušimského reaktoru
Autor: Vladimír Wagner (21.03.2015)
Déšť mionů nám umožňuje nahlédnout do nitra sopek
Autor: Stanislav Mihulka (17.11.2021)
Šifra podle kosmických paprsků
Autor: Dagmar Gregorová (27.01.2023)
Diskuze:
Asi jsem hodně konzervativní
Pavel Aron,2023-06-22 08:31:52
Asi jsem velký konzervativec ale mám pocit, že bez navigace v budově se celkem dobře obejdu. O poměru náklady a přínos ani nemluvě. Věřím, že miony a jejich detekce mohou být užitečné jinde ale tohle ??? To už jsme opravdu tak zblblá společnost ?
Nebude to fungovat
Tomáš Černák,2023-06-20 07:08:23
Bohužel to nebude fungovat prostě proto, že nejsme zdrojem těch částic a ani nerozlišíme či neznáme kosmická tělesa, které by nás bombardovaly s tak dokonalou přesností, jakou mají GPS satelity. Maximum je zpětné dopočítání polohy, přesně jak to provedli v tom testu. Ze známých poloh detektorů lze triangulovat polohu neznámého, pokud máme snímek mionového "pole" v nějakém přesně změřeném čase, ale tyto informace musíme do přijímače s neznámou polohou nějak přenést a tam narážíme na stejné překážky, jako samotný GPS rádiový signál.
Re: Nebude to fungovat
Martin Šíra,2023-06-24 16:17:23
Fungovat to muze. Navigace GPS ma problem, ze signal je velmi slaby,a tedy se nedostane dovnitr budov. Sice uvnitr budov mame pripojeni k internetu pomoci wifi, ale neni tam GPS signal s presnym casovanim. A to presne casovani zastanou ty miony. Takze v okoli budovy jsou stanice o zname poloze a presnym casem zaznamenavajici miony. Informace a presnem casu zachytu mionu na stanicich se pomoci internetu a wifi posle k osobe uvnitr budovy s vlastnim zaznamnikem casu zachytu mionu, ktery si tak je schopen dopocitat pozici i v realnem case.
Nebo jinak receno - GPS signal dava informace a presne casovani zaroven. Tenhle system k presnemu casovani pouzije miony, a informace se poslou po externim kanale (wifi).
Re:
Vojtěch Kocián,2023-06-20 07:02:32
Proč? Mionové detektory sice mohou sloužit k detekci něčeho v jinak neprůhledném prostředí, ale je k tomu potřeba dost specifické rozestavení detektorů kolem pozorované oblasti. Používá se to už celkem dlouho. Pokud si například chcete prohlédnout vnitřek pyramidy bez toho, abyste ji rozkopali, umístíte mionové detektory na její povrch a do nějakého tunelu pod ní a ze získaných dat můžete rekonstruovat trojrozměrný obraz. Pro hledání ponorek by bylo třeba mít síť detektorů na hladině i na dně oceánu, což není zrovna praktické.
A užitečné to pro ponorky taky moc nebude. Tedy pro ty vojenské, výzkumné by takovou navigaci použít mohly, protože jim nebude tolik vadit táhnout za sebou kabel sloužící k synchronizaci s mionovými detektory na hladině.
Pro detekci ponorek (ale pouze jaderných) by mohly být zajímavé neutrinové detektory, ale pokud je mi známo, zatím nejsou dostatečně citlivé a musejí být obrovské, což je taky dost nepraktické.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
