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El nuevo sistema de navegación funciona incluso si falla el GPS.

El nuevo sistema de navegación funciona incluso si falla el GPS.

Un nuevo sistema de navegación que rastrea las partículas subatómicas que bombardean constantemente la Tierra podría ayudarnos a navegar en interiores, bajo tierra y bajo el agua, todos los lugares donde falla el GPS.

el reto: El GPS (Sistema de Posicionamiento Global) es un conjunto de 31 satélites que transmiten continuamente señales de radio desde unas 12.500 millas sobre la superficie de la Tierra. Los receptores en teléfonos, automóviles, aviones y barcos luego usan los datos de múltiples señales satelitales para calcular sus propias posiciones en el suelo.

«Usando muones, hemos desarrollado un nuevo tipo de GPS… que funciona bajo tierra, en interiores y bajo el agua».

Hiroyuki Tanaka

Si bien el GPS ha revolucionado el transporte de superficie, las señales satelitales pueden reflejarse en superficies sólidas, lo que hace que el sistema de navegación no pueda ubicar con precisión los receptores en interiores, bajo tierra y bajo el agua.

Las señales GPS también se pueden codificar o falsificar: los militares y los ciberdelincuentes pueden aprovechar esto para romper el sistema GPS o hacer que los receptores muestren información inexacta.

navegación cósmica Ahora, investigadores de la Universidad de Tokio han desarrollado un nuevo tipo de sistema de navegación en el que los receptores detectan muones, partículas subatómicas creadas por colisiones entre rayos cósmicos y partículas en la atmósfera terrestre, en lugar de señales de satélite.

«Los muones de rayos cósmicos caen uniformemente sobre la Tierra y siempre viajan a la misma velocidad sin importar el material que atraviesen, penetrando incluso kilómetros de roca». Él dijo Investigador Hiroyuki Tanaka.

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«Ahora, utilizando muones, hemos desarrollado un nuevo tipo de GPS, al que llamamos sistema de posicionamiento muiométrico (muPS), que funciona bajo tierra, en interiores y bajo el agua».

La ubicación del receptor se puede determinar observando la distancia entre él y múltiples detectores de referencia.

Cómo funciona: El sistema muPS requiere un receptor y varios ‘detectores de referencia’ colocados encima. El tiempo que tardan los muones en viajar a través de un detector de referencia y llegar al receptor se puede utilizar para determinar la distancia entre ellos.

Luego, el receptor se puede ubicar observando la distancia entre él y múltiples detectores de referencia.

Team UTokyo presentó su primera iteración de su sistema de navegación en 2020para monitorear cambios en el fondo del mar, y mediante simulaciones por computadora, demostraron que es posible determinar las coordenadas de un receptor submarino.

El receptor tenía que estar conectado a una estación sobre el agua a través de un cable, lo que restringía su movimiento.

Ilustración de un sistema de navegación utilizado bajo el agua. Crédito: Hiroyuki KM Tanaka 2022

en su Último estudioPublicando en iScience, el equipo demostró una versión inalámbrica de la tecnología, a la que llaman Muometric Wireless Navigation System (MuWNS).

Esta vez, colocaron sus detectores de referencia en el sexto piso del edificio. Luego, una persona que llevaba un receptor caminó por los pasillos del sótano y, utilizando las mediciones de los detectores de referencia y el receptor, los científicos pudieron recrear su trayectoria.

agua fría: El nuevo sistema de navegación no funcionaba en tiempo real y todavía hay mucho margen de mejora en términos de precisión.

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“La precisión actual de MuWNS está entre 2 y 25 metros, con un alcance de hasta 100 metros, dependiendo de la profundidad y la velocidad de la persona que camina”, dijo Tanaka. «[This] Todavía está lejos de ser práctico. La gente necesita una precisión de un metro”.

La línea roja representa el camino tomado por la persona que sostiene el receptor. La línea de puntos blanca es la pista grabada por MuWNS. Crédito: Hiroyuki KM Tanaka

Miro hacia adelante: Fusión de pensamientos de Tanaka Relojes atómicos a escala de chip (CSAC) en MuWNS permitirá mediciones en tiempo real con una precisión de un metro, pero la tecnología está actualmente fuera del alcance de su equipo.

«Los CSAC ya están disponibles comercialmente y son dos órdenes de magnitud mejores que los relojes de cuarzo que usamos actualmente», explicó. «[T]Es demasiado caro para que lo usemos ahora, pero espero que sea mucho más barato a medida que aumente la demanda global de CSAC móvil. «

Si los CSAC se vuelven comunes en los teléfonos y otras tecnologías de consumo, otros componentes necesarios para MuWNS ya se pueden hacer lo suficientemente pequeños como para caber en el hardware. Esto significa que algún día puede ser común llevar un receptor de detección de muones dondequiera que vayamos.

Esto puede ser muy útil después de los desastres en los que las personas quedan atrapadas bajo tierra o entre los escombros. Como dijo Tanaka a Freethink, los drones voladores equipados con detectores de referencia sobre el área podrían permitir que los socorristas localicen teléfonos celulares enterrados, y las personas que los llevan, con una precisión de un centímetro.

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