پژوهشگران چینی یک کریستال جدید توسعه داده‌اند که می‌تواند امکان ناوبری بدون GPS را برای زیردریایی‌ها و موشک‌ها فراهم کند.
به گزارش سرویس فناوری تکناک، دانشمندان دانشگاه سین‌کیانگ در چین این کریستال تولیدکننده فرابنفش (UV) را توسعه داده‌اند که می‌تواند به ساخت ساعت‌های هسته‌ای توریم با دقت بسیار بالا کمک کند. این فناوری برای کاربردهایی مانند هدایت بسیار حیاتی است و در آینده می‌تواند امکان ناوبری تجهیزاتی مانند زیردریایی‌ها یا فضاپیماهای اعماق فضا را بدون نیاز به سیستم موقعیت‌یاب جهانی (GPS) فراهم کند.
بر اساس گزارش‌ها، این ساعت‌ها قرار نیست جایگزین کامل GPS شوند، بلکه در صورت تکامل، وابستگی به این سیستم‌ها را کاهش خواهند داد. مسئله اصلی که این فناوری به دنبال حل آن است، زمان‌سنجی دقیق است که برای سیستم‌هایی مانند GPS اهمیت حیاتی دارد.
مرتبط: اسنپ با قابلیتی تازه به جنگ اختلالات GPS رفت
برای مثال، تلفن همراه شما موقعیت مکانی را با دریافت سیگنال از ماهواره‌ها محاسبه می‌کند. این دستگاه با استفاده از مجموعه‌ای از الگوریتم‌ها، مدت‌زمان رسیدن هر سیگنال را اندازه‌گیری می‌کند. سپس این داده‌ها برای تعیین موقعیت شما در جهان استفاده می‌شوند. این روش «ناوبری مبتنی بر زمان» نام دارد. بنابراین هرچه یک ساعت دقیق‌تر باشد، سیستم ناوبری مبتنی بر آن نیز دقیق‌تر خواهد بود.
اما با وجود سادگی مفهومی، سیستم‌هایی مانند GPS با مشکلاتی مواجه هستند. برای نمونه، این سیستم‌ها را می‌توان با ایجاد اختلال یا ارسال سیگنال‌های جعلی فریب داد، که این موضوع آنها را در زمان جنگ آسیب‌پذیر می‌کند. همچنین این سیستم‌ها در زیر آب یا زیر زمین عملکرد مناسبی ندارند.
برای ماشین‌های جنگی مانند زیردریایی‌ها، استفاده از GPS یک چالش جدی محسوب می‌شود، چرا که آنها برای دریافت سیگنال باید به سطح آب بیایند، که آنها را بسیار آسیب‌پذیر می‌کند و از نظر نظامی مطلوب نیست.
زیردریایی‌های مدرن برای حل این مشکل از ساعت‌های اتمی استفاده می‌کنند، که ابزارهای زمان‌سنجی بسیار دقیقی هستند. این ساعت‌ها با استفاده از ارتعاشات الکترون‌ها در اطراف اتم‌ها زمان را اندازه‌گیری می‌کنند.
مرتبط: چین میزبان نخستین دوره بازی‌های جهانی ربات‌های انسان‌نما
با وجود این، دانشمندان بر این باور هستند که فناوری دیگری به نام ساعت‌های هسته‌ای که از ارتعاشات در هسته اتم استفاده می‌کنند، می‌تواند ۱۰ تا ۱۰۰۰ برابر دقیق‌تر باشد.
این موضوع می‌تواند تحول‌آفرین باشد، چرا که هسته اتم پایدارتر از الکترون‌ها است و کمتر تحت تأثیر عواملی مانند دما قرار می‌گیرد. همچنین این ساختار نسبت به ارتعاشات خارجی و میدان‌های مغناطیسی حساسیت کمتری دارد.
تیم پژوهشی برای دستیابی به این هدف از ایزوتوپ توریم-۲۲۹ استفاده کرده است. این عنصر ویژگی خاصی دارد، چرا که هسته آن در سطح انرژی بسیار پایینی ارتعاش می‌کند. این ویژگی اندازه‌گیری و پایش آن را به نسبت آسان‌تر می‌کند.
مرتبط: جنگنده نسل ششم چین زودتر از رقبا به پرواز درآمد
با وجود این، برای اندازه‌گیری این ارتعاشات به لیزرهای فرابنفش بسیار دقیق با طول موج حدود ۱۴۸ نانومتر (دقیق‌تر ۱۴۸.۳ نانومتر) نیاز است. تولید چنین طول موجی بسیار دشوار است و همین موضوع اهمیت این کریستال جدید را نشان می‌دهد.
این تیم توضیح داده است که کریستال جدید می‌تواند نور لیزر را به نور فرابنفش با طول موج بسیار کوتاه (۱۴۵.۲ نانومتر) تبدیل کند. این مقدار هنوز به عدد هدف ۱۴۸.۳ نانومتر نرسیده است، اما رکورد قبلی ۱۵۰ نانومتر را شکسته است که یک دستاورد مهم در ناوبری بدون GPS محسوب می‌شود.
تیم پژوهشی اعلام کرده است که یک ترکیب بورات فلوئوردار می‌تواند نور لیزر را به طول موج رکوردشکن ۱۴۵.۲ نانومتر تبدیل کند. این طول موج به اندازه‌ای کوتاه است که یکی از الزامات کلیدی برای ساعت‌های فوق‌دقیق قابل حمل را برآورده می‌کند که در آمریکا، چین و سایر کشورها در حال توسعه هستند.
مرتبط: چین در مسیر ساخت نیروگاه فضایی
در صورتی که طول موج هدف به طور کامل محقق شود، این فناوری می‌تواند امکان تعیین موقعیت بسیار دقیق از طریق روش «ناوبری اینرسی» یا «تخمین مسیر» را فراهم کند که بر اساس سرعت، جهت حرکت و زمان طی‌شده عمل می‌کند.
همچنین در تئوری می‌توان از سیگنال‌های منابع دیگر مانند ستاره‌ها، تپ‌اخترها یا امواج رادیویی به عنوان ابزارهای ناوبری استفاده کرد. در صورت تسلط کامل بر این فناوری، زیردریایی‌ها می‌توانند بدون نیاز به آمدن به سطح آب، آزادانه در زیر آب حرکت کنند.
همچنین این فناوری می‌تواند پیامدهای مهمی برای موشک‌ها داشته باشد و آنها را در برابر اختلال در سیستم‌های ناوبری مقاوم کند. این فناوری می‌تواند برای فضاپیماها نیز امکان ناوبری خودکار در اعماق فضا را بدون نیاز به اصلاح مسیر از سوی زمین فراهم کند.
