No se puede negar que las aplicaciones de mapas y GPS en nuestros teléfonos móviles han afectado dramáticamente a la sociedad, incluido el ejército. Aún así, incluso su uso tiene límites en cuanto a alcance y capacidades. Ahora la ciencia va más allá para llegar a lugares remotos donde el GPS no tiene alcance. A fines de septiembre, la Oficina de Investigación Naval (ONR) Global seleccionó y cofinanció con el Comando de Desarrollo del Ejército de EE. UU. la propuesta ganadora de su segundo Desafío Global-X anual, que pedía proyectos internacionales para abordar las brechas de capacidad en latitudes altas (Polar Regiones).

El proyecto ganador es un equipo integrado por investigadores de Japón, Reino Unido, Estados Unidos y Finlandia, liderado por el Dr. Chris Steer de Geoptic Infrastructure Investigations Limited (Reino Unido), y buscará mostrar en nueve meses una prueba de concepto de un sistema de navegación alternativo en el Ártico usando muones con una precisión igual a la del GPS. Estarán utilizando una fuente natural de radiación llamada muones de rayos cósmicos como alternativa a las señales de GPS derivadas de satélites. El aspecto único de este trabajo es que estas partículas subatómicas atraviesan rocas, edificios y tierra, áreas donde no se pueden recibir comunicaciones GPS.

El director científico principal de ONR Global para este proyecto, el Dr. Charles Eddy, dijo:"La capacidad de navegar en las regiones polares tendrá una importancia cada vez mayor en las próximas décadas, ya que el cambio climático está abriendo las vías fluviales del Ártico a las actividades comerciales y militares. Este proyecto , que utiliza partículas cósmicas relativistas que inciden continuamente en toda la superficie de la Tierra, ofrece un enfoque innovador al desafío de la navegación en latitudes altas con poco o ningún servicio de GPS".

En la misma línea, el Dr. Steer comentó:"Al igual que la ecolocalización, la diferencia de tiempo entre 'pings' (las señales de un muón que cruza en nuestros detectores) puede permitir al usuario medir la distancia de un detector a otro con múltiples detectores que permiten la ubicación. por triangulación. La técnica ya se ha probado en el laboratorio anteriormente, donde se demostró con éxito el proceso de conversión de tiempos de cruce de partículas para inferir la posición de un detector".

Desafíos, oportunidades y aplicabilidad futura

Después de probar inicialmente el sistema en un gran tanque de inmersión en agua en el Reino Unido, el proyecto se trasladará a Finlandia para desplegarse en un lago ártico que está cubierto por un metro de hielo. En estas altas latitudes, las mediciones de GPS convencionales son problemáticas debido a sus limitaciones orbitales.

Desde una perspectiva científica, un desafío importante es el desarrollo de una serie de sensores estrictamente especificados, como un conjunto altamente sincronizado de relojes distribuidos (mejor que 10 mil millonésimas de segundo), para minimizar la incertidumbre de posición inferida y su integración. con los detectores de muones. Para hacer las cosas aún más desafiantes, dijo Steer, "también necesitamos implementar nuestro sistema en condiciones climáticas del Ártico (típicamente -20 grados centígrados), en un ambiente aislado y parcialmente bajo el agua. El ambiente frío tiene implicaciones en muchos aspectos del proyecto desde personal para garantizar que la electrónica sea resistente al frío".

Las oportunidades científicas abundan y se extienden mucho más allá del entorno submarino, ya que operar en entornos sin GPS es un problema muy común. "El mar es ampliamente transparente para los muones de rayos cósmicos, por lo que esperamos que haya una serie de oportunidades de navegación científica submarina. De manera similar, dado que los muones de rayos cósmicos son altamente penetrantes y capaces de atravesar muchas decenas a cientos de metros de roca, es Es posible ver que esta tecnología también tiene grandes oportunidades en túneles y otros entornos subterráneos", continuó Steer.

El futuro es extremadamente brillante para esta línea de investigación dado que la búsqueda de posición es fundamental en muchas áreas de la ciencia, la ingeniería y la industria. Si bien en general es un aspecto muy positivo, "la amplia aplicabilidad también puede ser un problema de distracción, ya que a menudo se requiere una aplicación de enfoque para avanzar", dijo Steer. "En consecuencia, la siguiente etapa después de este proyecto sería comprender las necesidades de posicionamiento de los usuarios finales, seleccionar el que mejor se adapte a nuestro sistema de medición de posicionamiento y madurar la tecnología para sus necesidades".

El alcance potencial es amplio y la tecnología del proyecto es transformadora para el posicionamiento dentro de túneles, en tierra o bajo el agua en latitudes altas.

Acerca de Global-X

El propósito del Desafío Global-X es descubrir, interrumpir y, en última instancia, proporcionar un catalizador a través de la investigación básica y aplicada para el desarrollo posterior y la entrega de capacidades revolucionarias a la Armada y el Cuerpo de Marines de EE. UU., el mercado comercial y el público.

ONR Global patrocina esfuerzos científicos fuera de los EE. UU., trabajando con científicos y socios de todo el mundo para descubrir y mejorar las capacidades navales.