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克服GPS导航盲区,利用宇宙射线的地下导航系统开发


一位艺术家描绘的克服开宇宙射线像雨点一样从太空落在地球上的插图。图片来源:美国生命科学网。导地下导航

科技日报记者 张佳欣。航盲

宇宙射线碰撞产生的区利亚原子粒子已被用来创建一个新的全球定位系统(GPS)。发表在一个项目中《iSicence》在新的用宇研究中,日本东京大学的宙射科学家们展示了他们如何利用这些高能粒子在建筑物、地下或水下深处导航。线的系统这一突破将来可以用于采矿、克服开深海勘探等GPS无法工作的导地下导航领域。

当宇宙射线被称为超新星的航盲太阳、恒星爆炸和银河系外的区利神秘来源产生的高能粒子撞击地球的高层大气时,它们会分裂成粒子流,用宇最终衰落μ介子。宙射

据研究人员介绍,线的系统宇宙射线μ介质均匀地落在地球上,克服开无论穿过什么物质,它们总是以同样的速度行驶,甚至穿透几公里的岩石。现在,他们用μ介子开发了一种定位系统(muPS),可在地下、室内、水下工作。

这种新方法的工作原理类似于传统的GPS,但科学家使用它μ介质检测传感器作为参考点,而不是低地球轨道上的卫星。

μ介质成像通常发生在充满气体的腔体中。当宇宙射线穿过它们时,它们会发光。科学家可以通过探测器记录这些闪光来计算粒子的能量和轨迹。这个过程类似于X射线成像或探地雷达,需要发射X射线或无线电波μ介质是自然发生的。

构成muPS基础的系统依赖于地面上的四个系统μ介子参考站,为μ可部署在地下或水下的介子探测接收器提供坐标。

2021年,日本团队在东京湾成功测试了该系统的有线版本,并在海平面以下45米处使用了10个μ介质接收器。这些接收器可以绘制水流运动图,有助于感知风暴或海啸,并与卫星气象系统相结合,这也有助于气旋预测。

该系统的最新版本称为测量无线导航系统(MuWNS),为了摆脱沉重的电线,研究人员提出了一种新的解决方案,使用高精度石英钟来解决停滞问题,可以在将参考站带到地下之前与GPS接收器同步。MuWNS试验在建筑物中显示,定位精度在2-25米之间。

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