Квантовая навигация: будущее, где корабли обходятся без GPS и спутников

Ещё недавно навигационные спутники казались чудом. Благодаря им такси находят ваш дом, а крылатые ракеты — цель. Они водят корабли и самолёты. Но что, если этот фундамент нашей цивилизации внезапно рухнет? Или его просто выключат?

Хрупкий мир спутникового сигнала

В последние годы заглушить или подменить сигнал GPS стало почти так же просто, как включить рацию. Устройства-глушилки продаются свободно — ими может обзавестись кто угодно. Представьте хаос, если это сделают в районе крупного аэропорта.

Но глушение — лишь вершина айсберга. Уязвимости у систем вроде GPS, ГЛОНАСС или Galileo куда глубже. О некоторых знают десятилетиями:

• Вспышки на Солнце легко сбивают их с толку, заставляя «глючить».
• Сами спутники — мишени на орбите. Вывести их из строя — вопрос технологии и политической воли.

Старое-доброе возвращение: инерциальные системы

Как не зависеть от капризного космоса? Один из путей — вернуться к основам, дополнив GPS инерциальной навигацией. Принцип прост: если точно знать своё ускорение и скорость, можно вычислить положение в пространстве от известной начальной точки.

Проблема в том, что любое измерение имеет погрешность. С каждым шагом ошибка копитcя, как снежный ком. Чтобы её сбросить, системе всё равно нужны внешние ориентиры — те же спутники, звёзды или радиомаяки. Не очень-то и независимо получается, правда?

Кванты вступают в игру: навигация будущего?

Возможно, решение лежит в области квантовой физики. Ещё в 2018 году инженеры из лондонского Имперского колледжа представили корабельный квантовый навигационный датчик. Звучит как фантастика, но принцип уже работает.

Как объясняет IFL Science, устройство использует лазер для измерения поведения облака ультрахолодных атомов, заключённых в камеру. Когда корабль движется, камера смещается, а атомы внутри — нет. С помощью лазерных импульсов можно отследить это отставание с невероятной точностью, получив безупречную запись всех ускорений судна.

В 2023 году эту «магию» испытали на исследовательском судне Королевского флота. А в этом году — на военном ролкере Hurst Point. Испытания продолжаются. Кто знает, может, скоро моряки и солдаты будут доверять не звёздам и спутникам, а поведению охлаждённых почти до абсолютного нуля атомов. Интересно, доживём ли мы до этого?