Los científicos han aprovechado los subproductos de los rayos cósmicos para crear el primer sistema «GPS» subterráneo operativo del mundo, uno que podría usarse para monitorear volcanes y ayudar en futuras misiones de búsqueda y rescate.
El nuevo sistema GPS, llamado Muometric Wireless Navigation System (MuWNS), busca partículas subatómicas fantasmales y ultrarrápidas llamadas muones para triangular la posición de un receptor enterrado a gran profundidad.
Además, los investigadores dicen que la tecnología se puede miniaturizar para que quepa dentro de dispositivos como los teléfonos inteligentes. Publicaron sus hallazgos en la edición del 15 de junio de la revista iCiencia.
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Los sistemas de navegación interior pueden tener muchos propósitos prácticos, incluidos los sistemas de guía de navegación para el transporte humano, la localización de una persona desaparecida para el rescate de emergencia y la automatización robótica en fábricas, así como la navegación a través de minas e instalaciones subterráneas. Hiroyuki Tanaka, profesor de geofísica en la Universidad de Tokio, dijo a WordsSideKick.com. «Sin embargo, el GPS no está disponible en estos entornos. Las señales de GPS son débiles y se bloquean fácilmente con un pequeño obstáculo».
Cuando los rayos cósmicos, partículas de alta energía producidas por el Sol, explosiones estelares llamadas supernovas y fuentes misteriosas fuera de nuestra galaxia, la Vía Láctea, golpean la atmósfera superior de la Tierra, explotan en lluvias de partículas que eventualmente se descomponen en muones. Los electrones tienen una estructura similar pero 207 veces más pesados. Casi un millón de muones Se deslizaba inofensivamente a través de nuestros cuerpos casi a la velocidad de la luz todas las noches.
A diferencia del GPS, que es más débil en altitudes más altas y se mueve bajo tierra, algunos muones solo son detenidos por objetos sólidos, que absorben más a medida que se vuelven más rígidos. Esto ha permitido a los científicos aprovechar la lluvia cósmica continua para mapear el interior de lugares que de otro modo serían inaccesibles. como las piramidesY volcanes y corazones ardientes de reactores nucleares.
Los investigadores crearon una versión anterior de MuWNS, llamada Muometric Positioning System (muPS), para detectar cambios en el lecho marino causados por actividad tectónica o volcánica. Al igual que un Sistema de posicionamiento global (GPS) con satélites en el cielo, muPS consta de cuatro estaciones de referencia a nivel de la superficie a través de las cuales pasan los muones antes de llegar a una estación receptora en el fondo del océano.
Para tener en cuenta el tiempo de viaje de los muones entre las estaciones de referencia y el receptor, los investigadores conectaron los cinco detectores para que pudieran comunicar la diferencia de tiempo entre ellos.
Para alejarse de los engorrosos cables, los investigadores idearon una nueva solución de retardo de tiempo mediante el uso de relojes de cuarzo de alta precisión, sincronizando las estaciones de referencia del receptor con el GPS antes de transportarlas bajo tierra.
«El receptor y los detectores de referencia se conectan primero al GPS para la sincronización», dijo Tanaka. «Estos detectores finalmente se desconectan del GPS para la navegación. Cada detector está equipado con un reloj local preciso, en este caso, un oscilador de cristal controlado por horno, que no se desvía mucho en un corto período de tiempo». [period of time]. Entonces, están prácticamente sincronizados por un tiempo”.
Luego, para probar la capacidad de triangulación de su sistema, los investigadores colocaron cuatro detectores de referencia en el sexto piso de un edificio y le dieron un receptor a una persona en el sótano del edificio. Al escanear los rayos cósmicos capturados por los detectores y el receptor, los investigadores reconstruyeron el camino tomado por el navegador de abajo.
Con la nueva tecnología demostrada con éxito, los próximos pasos serán simplificarla para que pueda integrarse en los teléfonos inteligentes.
“El tamaño del futuro detector será una escala de chip”, dijo Tanaka. «Tampoco necesitamos una sincronización horaria precisa; por lo tanto, el reloj atómico ya no es necesario. Entonces, ciertamente es posible ajustar [in] teléfonos inteligentes».
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