全球定位系统GPS,是现行最常用的卫星定位系统,但是极地区域很难涵盖到。。美国海军现在要挑战这个困境,他们试图利用宇宙高能射线(μ粒子muon)的强力穿透性,设计一种在极区与深海环境也可收讯的导航方式。
任务与命令(Task and Purpose)报导,与GPS信号不同,宇宙射线μ子是一种天然辐射源,可以穿过岩石、建筑物和地球,可以在北极圈以北的高纬度地区使用,那里的GPS卫星由于轨道限制而无法正常工作。
美国海军研究办公室 (Office of Naval Research ,ONR)与美国陆军发展司令部(U.S. Army Development Command,DEVCOM)共同支持1支国际研究团队,他们希望证明 μ子可以作为GPS的替代品,还能提供相同水准的精确度。他们有9个月的时间来证明。如果可以,这项发明可能会改变军队的游戏规则。
该计画的首席科学家克里斯‧艾迪博士(Charles Eddy)说:「随着气候暖化,北极海域成了重要的商业和军事航道,在极区航行的能力变得越来越重要,然而此区几乎没有GPS可用,是导航的一大挑战。」
而且,GPS问世许久,已出现针对性的干扰器,战争期间,GPS有可能失灵,这时需要备用导航系统。
据美国能源部介绍,μ粒子又叫渺子,是基本的亚原子粒子之一,有点像电子,但要比电子更重。地球上的μ粒子是宇宙射线与地球大气粒子碰撞产生的,宇宙射线的来源还不太清楚,可能是遥远星体所制造的,但重点是,宇宙线持续打击大气层,也就会在大气中不断产生,它几乎撞击地球表面每块地方,但我们不会查觉,完全穿透过去。
2020 年发表在《自然》杂志上的一项关于μ粒子的研究写道:「A.宇宙射线μ粒子无处不在,具有普遍性。B.利用这种普遍性和相对论性质,μ子有可能成为水下或地下的接收器与探测器。」
研究人员解释,我们可以利用类似声纳回声定位的原理,不同的探测器相互比对 μ粒子的信号,然后以三角测量进行定位。
研究人员最先在英国的大型水池里实验,现在又换到芬兰,在当地找一个覆盖着一公尺厚冰的北极湖来实测。
“在这些高纬度地区,传统的 GPS 测量由于轨道限制而存在问题,”ONR 写道。
它的进一步发展,可能会使潜舰变得无所遁形,「海洋对μ子是完全透明的,因此我们如果能掌握μ子在不同介质的偏差,就可能看透海底。同样,μ子也能穿过数十到数百公尺厚的岩石,因此也能应用在隧道调查中。」
原本属于在量子力学,以及天体物理的学术名词,现在却可能应用军事导航上,科技正朝科幻小说的方向前进。但儘管听起来很复杂,但科学家们对接下来的发展相当期待。
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