Квантовая навигация вместо GPS успешно испытана на море

В Австралии прошли испытания навигационной системы, использующей квантовые методы измерения гравитации: она автономно работала 144 часа на борту военного корабля без помощи GPS. Эксперимент был организован компанией Q-CTRL на учебном судне MV Sycamore Королевского флота Австралии. Аппарат, сопоставимый по размеру с серверным шкафом, предоставлял точные данные о местонахождении, фиксируя едва заметные изменения гравитационного поля с помощью лазеров и падающих атомов в вакуумной камере. Как отметил генеральный директор Q-CTRL Майкл Бирк, это первый в мире успешный тест такого сенсора в движении, непосредственно на борту судна.

Интерес к аналогичным технологиям растёт на фоне учащающихся случаев создания помех и подмены сигналов глобальных спутниковых навигационных систем, в том числе GPS, которые активно блокируются и искажаются в ряде регионов. Например, в мае крупное грузовое судно село на мель в Красном море, а его координаты по GPS позже «переместились» в пустыню Сахара — за сотни километров от действительного положения. GPS применяют не только в транспортной сфере, но и в банковском деле, энергетике и морском бурении, поэтому уязвимость системы становится критически важной проблемой.

Источник: Q-CTRL

Ранее корабли полагались на инерциальные навигационные комплексы, использующие гироскопы и акселерометры: такие системы не зависят от внешних сигналов, однако их погрешности постепенно нарастают и через сутки-двое реальное положение судна может заметно отличаться от вычисленного. Квантовые сенсоры этого недостатка лишены: они определяют своё местоположение по уникальным «гравитационным отпечаткам» местности, сверяя их с составленными спутниками гравитационными картами Земли. Как замечает Бирк, принцип работы напоминает навигацию дронов по визуальным ориентирам, только в роли «глаз» здесь выступают облака охлаждённых атомов в поле лазеров.

Гравитационное поле Земли различается в зависимости от типа пород, минеральной плотности и особенностей рельефа. Эти различия обеспечивают уникальность гравитационной карты для каждой точки планеты. Сенсор не излучает никаких сигналов, а его данные невозможно сфальсифицировать, подчёркивает Бирк: «Гравитацию нельзя подделать, если только вы не сдвинете гору».

Для преодоления воздействия волн, вибраций и различных электромагнитных помех вне лабораторных условий инженеры разработали сложную систему программной фильтрации сигналов. На создание и доводку работоспособного прототипа ушло 14 месяцев. В Q-CTRL планируют к концу 2026 года существенно уменьшить размеры устройства и вывести его на рынок. Особенно актуально использование таких систем в районах, где спутниковая навигация нестабильна, например в полярных широтах.

Вместе с тем в компании отмечают, что квантовая гравиметрия не вытеснит полностью спутниковую навигацию. Новая система скорее станет надёжным резервом в ситуации, когда GPS недоступен или его точность вызывает сомнения.

 

Источник: iXBT