Аннотация:
Сегодня, когда мир сильно зависит от системы GPS-навигации, новая технология, которая может изменить способ навигации в будущем, совершила важный прорыв. Исследовательская группа из США недавно успешно завершила летные испытания «квантового компаса», проверив способность устройства осуществлять позиционирование и навигацию, не полагаясь на сигналы спутниковой навигации, что открывает новое направление для будущего развития авиации, военных и беспилотных систем.
Этот испытательный проект проводится Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) и является частью программы создания надежных квантовых датчиков (RoQS). Устройство, использованное в тесте, получило название «Дровосек» — новая навигационная система, разработанная на основе принципов квантовой технологии.
В отличие от традиционных методов навигации, квантовым компасам не требуется принимать спутниковые сигналы GPS, а для позиционирования используется естественное магнитное поле Земли. Существуют тонкие различия в магнитном поле Земли в разных регионах, и эти различия создают уникальный «магнитный отпечаток». Квантовый компас определяет свое местоположение, измеряя эти характеристики магнитного поля с высокой точностью и сравнивая их с заранее установленной геомагнитной картой.
Исследователи заявили, что, хотя традиционная система GPS чрезвычайно удобна, ее недостатки также очевидны. Сигналы GPS слабы и уязвимы к помехам, блокированию и даже атакам спуфинга. В сложных боевых условиях, на подземных объектах, в подводных зонах и в некоторых зонах повышенного риска GPS может работать нестабильно. Ожидается, что квантовый компас станет важной альтернативой.
В ходе этого летного испытания исследовательская группа впервые установила устройство Lumberjack на реальную летную платформу, чтобы проверить его работу в реальных условиях эксплуатации. Результаты испытаний показывают, что система может непрерывно измерять геомагнитную информацию во время полета и успешно выполнять задачу позиционирования.
В основе этой возможности лежит технология квантового магнитометра. Устройство использует квантовые эффекты для обнаружения чрезвычайно слабых изменений магнитного поля, а его чувствительность намного выше, чем у традиционных магнитных датчиков. В прошлом такие системы зачастую были громоздкими и сложными, и их можно было эксплуатировать только в лабораторных условиях. Этот тест доказывает, что соответствующая технология начала двигаться в сторону практичности.
Исследователи отметили, что Lumberjack представляет собой не только новый тип навигационного инструмента, но и ключевой компонент будущей «навигационной системы без GPS». Поскольку дроны, автономные летательные аппараты и системы автономного вождения продолжают развиваться, потребность в высоконадежных навигационных возможностях продолжает расти. В случае сбоя или помех GPS квантовая навигация может стать важным средством защиты.
Ожидается, что помимо военного применения в будущем соответствующие технологии появятся и в гражданской сфере. Особые условия, такие как океанская авиация, полярные полеты и глубоководные операции, могут выиграть от навигационных технологий, которые не полагаются на спутниковые сигналы.
DARPA считает, что эта летная проверка доказывает, что квантовые датчики начали переходить от стадии фундаментальных научных исследований к стадии инженерного применения. Хотя это оборудование еще далеко от полного развертывания, зрелость соответствующих технологий ускоряется.
Инсайдеры отрасли заявили, что за последние несколько десятилетий GPS практически стала инфраструктурой современной навигации. Поскольку спрос на технологии радиоэлектронной борьбы, возможности помех сигналов и автономные системы продолжает расти, страны ищут «навигационные решения, отличные от GPS». Квантовые компасы в настоящее время считаются одной из наиболее многообещающих технологий-кандидатов.
После успешного завершения летных испытаний квантовая навигация постепенно превращается из лабораторной концепции в реальную и осуществимую инженерную систему. Если в будущем будет достигнута дальнейшая миниатюризация и крупномасштабное применение, методы человеческой навигации могут привести к новым крупным изменениям после спутниковой навигации.
Комментарии