Ученые разрабатывают глобальную систему позиционирования, которая может отслеживать подземные перемещения с помощью мощных космических лучей.
Иллюстрация космических лучей, падающих на Землю из космоса. Фото: Shutterstock
Космические лучи — это высокоэнергетические частицы, которые возникают в космосе, включая такие источники, как Солнце, далекие галактики, сверхновые и другие небесные тела. Хотя люди не могут видеть или чувствовать космические лучи напрямую, они постоянно бомбардируют Землю из космоса. Фактически, их так много, что ученые подсчитали, что один космический луч попадает на один квадратный сантиметр поверхности Земли каждую минуту.
Исследовательская группа под руководством профессора Хироюки Танаки из Токийского университета использовала космические лучи для разработки глобальной системы позиционирования, которая может отслеживать перемещения под землей, сообщило издание Interesting Engineering 18 июня. Новое исследование было опубликовано в журнале iScience.
Когда космические лучи попадают в атмосферу Земли, они сталкиваются с молекулами и атомами в воздухе, создавая вторичные частицы, называемые мюонами. Мюоны — это фундаментальные субатомные частицы, которые похожи на электроны, но в 207 раз тяжелее. Мюоны могут проникать сквозь твердые объекты в зависимости от плотности объекта. Например, камни и здания поглощают много мюонов из-за своей высокой плотности.
Между тем, GPS использует традиционные радиоволны, которые слабее на больших высотах и склонны к рассеиванию, что затрудняет их использование для обнаружения перемещений под землей.
Танака и его коллеги использовали свойства космических лучей для картирования труднодоступных мест, таких как вулканы, активные зоны ядерных реакторов и пирамиды. Они разработали новую беспроводную систему позиционирования с использованием мюонов, названную MuWNS. Система состоит из контрольных детекторов на поверхности и приемного детектора под землей для обнаружения пути мюонов. Анализируя время и направление мюонов, MuWNS определяет положение приемного детектора под землей относительно контрольного детектора на поверхности.
Все собранные данные затем используются для реконструкции траекторий мюонов для создания модели или карты подземной области. Карта может предоставить ценную информацию, такую как состав и плотность материалов, через которые проходят мюоны, что позволяет экспертам визуализировать подземные структуры и геологические особенности.
Команда протестировала новую систему MuWNS, разместив приемного робота в подвале и разместив четыре контрольных детектора на шестом этаже здания. Затем они успешно реконструировали путь человека в подвале, экранируя космические лучи, улавливаемые детекторами.
Команда продемонстрировала первую в мире глобальную систему позиционирования на основе космических лучей, которая может поддержать будущие поисково-спасательные миссии и мониторинг вулканов. Далее они планируют усовершенствовать MuWNS, чтобы ее можно было интегрировать в смартфоны.
Ту Тао (по данным Interesting Engineering )
Ссылка на источник
Комментарий (0)