Las lluvias de partículas que explotan cuando los rayos cósmicos golpean la atmósfera de la Tierra pueden habernos dado un sistema de navegación subterráneo viable.

Los muones de rayos cósmicos que llovían sobre la superficie del planeta y, en parte, a través de ella, permitieron a los científicos calcular la ubicación de un individuo en el sótano de un edificio, una ubicación donde los sistemas satelitales de posicionamiento global no funcionan.

Este es un gran paso hacia la navegación eficiente bajo tierra, bajo el agua y en latitudes altas, todos los lugares donde falla el GPS. Según sus diseñadores, se puede utilizar para fines como la realización de operaciones de búsqueda y rescate, vigilancia submarina, seguimiento en zonas de radio calma y minería.

«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». dice el físico Hiroyuki Tanaka de la Universidad de Tokio en Japón

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

El GPS funciona gracias a una tecnología llamada Triple. Los satélites GPS orbitan la Tierra y transmiten señales en ondas de radio portadoras. Un receptor, como un teléfono celular o un GPS en un automóvil, detecta estas señales.

Da el tiempo entre el envío y la recepción de la señal la distancia entre el satélite y el receptor. Múltiples distancias y diferencias entre ellas proporcionan la ubicación del receptor. Es un poco como la ecolocalización. ahi esta. estas aqui.

Pero las ondas de radio son una forma de luz que se puede bloquear fácilmente. ¿Alguna vez has notado cómo la radio de tu auto se corta cuando pasas por un túnel? Los portadores utilizados por los satélites GPS no pueden penetrar rocas o agua y luchar con paredes y árboles. Además, el GPS no funciona bien en latitudes altas; No hay satélites GPS orbitando los polos.entonces hay un punto de latitud donde la cobertura satelital no es muy buena.

Durante varios años, Tanaka y sus colegas han investigado el uso de muones de rayos cósmicos como un tipo alternativo de señal GPS vía satélite. Los muones son partículas subatómicas creadas cuando los rayos cósmicos de fuentes como las supernovas distantes o el Sol chocan con partículas en la atmósfera de la Tierra, y se encuentran en casi todas partes; El muon puede golpear cada centímetro cuadrado del suelo una vez por minuto más o menos.

Viajan a una velocidad cercana a la de la luz y pueden penetrar profundamente en la Tierra (son inofensivos; probablemente ya tengas muones corriendo a través de ti). Se han utilizado con eficacia en estructuras de rayos X como las pirámides, pero su capacidad para penetrar lugares donde la luz no puede dar a los científicos una idea para probar. Úsalo para navegar.

La idea es muy similar al Sistema de Posicionamiento Global (GPS). Se colocan cuatro estaciones de referencia de detección de muones sobre el suelo, y el receptor de detección de muones se coloca sobre una persona o bajo tierra. Por ejemplo, muPS se desarrolló inicialmente para descubrir cómo hacer esto. Actividad volcánica O el movimiento tectónico cambia el fondo del mar.

Cuando cae una lluvia de muones, primero viajan a través de detectores de referencia antes de dirigirse al receptor. El intervalo de tiempo entre los detectores de referencia y los receptores permite un triodo, que da las coordenadas del receptor. Sin embargo, el primer sistema muPS tendría que estar cableado, lo que no es muy práctico para alguien en movimiento. Ahora, el equipo ha tomado el sistema inalámbrico.

Todos los detectores de referencia y el receptor estaban conectados a un reloj de cuarzo preciso sincronizado. Uno de los detectores de referencia se colocó en el sexto piso del edificio mientras la persona que sostenía el receptor bajaba las escaleras. El nuevo sistema se llama Muometric Wireless Navigation System (MuWNS).

Todavía no está allí. Las coordenadas del receptor no se rastrean en tiempo real; El equipo tomó medidas y las usó para reconstruir el camino que tomó la persona a través de los pasillos del sótano. Pudieron hacerlo con una precisión razonable, dice Tanaki, pero podría haber sido mejor.

«La precisión actual de MuWNS es de entre 2 y 25 metros (6,5 y 82 pies), con un alcance de hasta 100 metros, dependiendo de la profundidad y la velocidad de la persona que camina. Esto es tan bueno como, si no mejor, que Posicionamiento GPS de punto único sobre el suelo en áreas Área urbana, » El explica.

Pero todavía está lejos de ser práctico. La gente necesita una precisión de hasta un metro, y la clave para ello es la sincronización del tiempo.

En otras palabras, necesita mejores horas, como Relojes atómicos a escala de chip que miden el tiempo por las transiciones rotacionales regulares de los átomos de cesio que cambian los estados de energía.

Estos relojes son actualmente muy caros y es posible que no sigan así. Mientras tanto, el equipo espera trabajar para miniaturizar el resto del equipo en algo que pueda caber en la mano.

Con estos nuevos hallazgos, escriben en sus papelesEstá claro que con más mejoras, MuWNS se puede adaptar para mejorar la navegación robótica móvil autónoma, el posicionamiento y otras aplicaciones prácticas subterráneas y submarinas.

Investigación publicada en iCiencia.