Секретний американський космічний літак X-37B готується до свого восьмого запуску, який заплановано на 21 серпня 2025 року. Основною метою цієї місії стане випробування інноваційної квантової навігаційної системи — потенційної альтернативи традиційному GPS.
Про це розповідає ProIT
Переваги квантової навігації над GPS
Сьогодні GPS широко використовується у смартфонах, транспорті та логістиці, але ця технологія має низку обмежень. За межами земної орбіти, у космосі, сигнали GPS стають слабкими або повністю зникають. Аналогічні проблеми виникають і під водою, де підводні човни позбавлені доступу до GPS. Навіть на поверхні Землі сигнали GPS можуть бути спотворені, заглушені чи заблоковані.
Зазвичай для забезпечення автономної навігації використовуються інерційні навігаційні системи (ІНС), що базуються на гіроскопах та акселерометрах. Проте з часом у таких системах накопичуються помилки, які призводять до втрати точності, і для корекції курсу все одно потрібний зовнішній сигнал, наприклад, GPS.
Квантова інерційна навігація на борту X-37B
На борту X-37B буде встановлений квантовий інерційний датчик, який використовує атомну інтерферометрію. У цьому процесі атоми охолоджують до температур, близьких до абсолютного нуля, де вони поводяться як хвилі. За допомогою лазерів кожен атом переводиться у стан суперпозиції, що дозволяє йому рухатися одночасно по двох траєкторіях. Після рекомбінації цих траєкторій утворюється інтерференційний візерунок, у якому закодована інформація про зміни руху та вплив навколишнього середовища на атом.
“Квантовий інерційний датчик на борту X-37B використовує метод атомної інтерферометрії, при якому атоми охолоджуються до температури, близької до абсолютного нуля, так що вони поводяться подібно до хвиль. За допомогою точно налаштованих лазерів кожен атом поділяється на так званий суперпозиційний стан, подібний до кота Шредінгера, так що він одночасно рухається по двох траєкторіях, які потім рекомбінуються”.
На відміну від класичних інерційних систем, квантові датчики мають значно вищу чутливість, не схильні до дрейфу та забезпечують тривалу високоточну навігацію без потреби у зовнішніх джерелах сигналу. Це відкриває нові можливості для автономного орієнтування у віддалених та складних умовах, включно з далеким космосом.
Випробування на борту X‑37B стане першим застосуванням квантової інерційної навігаційної системи у космічному просторі. Попередні місії, як-от Лабораторія холодних атомів NASA та MAIUS-1 Німецького космічного агентства, демонстрували фундаментальні принципи атомної інтерферометрії у космосі, але не на рівні повноцінного навігаційного модуля для тривалих місій.
Реалізація квантової навігації є стратегічним кроком для Космічних сил США, забезпечуючи високу стійкість у випадках, коли GPS може бути недоступним. Для майбутніх місій на Місяць, Марс та в далекий космос така система може стати основним інструментом для автономної навігації, підвищуючи безпеку та ефективність досліджень за межами Землі.