В даний час не піддається підрахункам кількість всіляких пристроїв використовує gps та інші супутникові системи для точного визначення свого поточного місця розташування. Як нам відомо, робота таких систем заснована на використанні надзвичайноточних атомних годинників, які підтримують найвищий рівень синхронізації супутникових сигналів. Однак, як показала практика, сигнали gps можуть бути штучно пригнічені перешкодами, укладені в них дані можуть бути підмінені, а самі системи можуть бути в будь-який момент повністю відключені в разі початку військових дій, наприклад. Однак існує можливість відстеження точного місця розташування без використання будь-яких супутникових сигналів, але для цього літакам, суднам і транспортним засобам будуть потрібні пристрої-акселерометри, здатні вимірювати прискорення з точністю не гірше точності атомних годин. І вчені з національної лабораторії сандіа пропонують робити все це за допомогою крихітних хмар квантового газу, освітлюваних світлом лазерів.

Звичайно, подібні акселерометри і гіроскопи вже існують якийсь час. Але всі подібні пристрої досить габаритні, їм потрібна досить об’ємна вакуумна камера і ціла вакуумна система, здатна забезпечити рівень досить глибокого вакууму в цій камері. Це, плюс необхідність створення не найслабших магнітних полів і досить інтенсивних променів лазерного світла призводить до того, що таким атомним навігаційним системам потрібно для роботи велику кількість енергії, що відразу ж ставить хрест на можливості використання всього цього на літальних апаратах і транспортних засобах.

Однак, деякий час тому дослідники з лабораторії сандіа розробили і створили дослідний зразок вакуумної камери, розміром з тенісний м’ячик і містить хмару з атомів рубідію, які можуть використовуватися як атомний акселерометр. Цей дослідний зразок є першим у своєму роді компактним, малопотребляющим і надійним квантовим датчиком для навігаційних вимірювань. Більш того, на нинішній момент часу цей датчик вже пропрацював безперервно протягом року, не потребуючи зовнішньої вакуумної системи. За весь час роботи не було помічено ніяких ознак деградації точності, динамічного діапазону та інших характеристик датчика, що вже дозволяє замислюватися про практичне застосування даної технології.

Замість зовнішньої вакуумної системи в квантовому навігаційному датчику використовується технологія, застосовувана ще з часу появи перших електронних ламп. У титановий корпус датчика вбудовано два пристрої-поглинача, наповнені спеціальним складом, який вступає в хімічні реакції і пов’язує будь-які молекули, яким вдалося просочитися всередину обсягу камери. Запасів поглинаючого матеріалу в пристроях достатньо для підтримки вакууму протягом тривалого часу, а самі пристрої-поглиначі не потребують подачі енергії ззовні.

Більше того, щоб не допустити просочування молекул в робочий об’єм вакуумної камери датчика, дослідники використовували титан і сапфір в якості матеріалу для виготовлення всіх елементів. Ці матеріали, як відомо, здатні блокувати навіть гелій, який здатний просочуватися навіть через нержавіючу сталь і спеціальне скло pyrex.

На жаль, говорити про практичне застосування квантового датчика-акселерометра ще дуже рано. Як уже згадувалося вище, цей датчик на поточний момент часу зумів пропрацювати в безперервному режимі тільки один рік. А для демонстрації того, що дана технологія вже готова до масового використання буде потрібно мінімум п’ять років безперервної роботи. Решта до кінця випробувань чотири роки фахівці лабораторії сандіа планують витратити на оптимізацію процесу виробництва таких датчиків, адже для виготовлення дослідного зразка були використані вкрай дорогі технології та обладнання, що застосовується для виготовлення ядерної зброї.

ключові слова: пристрій, квантовий, датчик, вакуум, камера, хмара, атом, рубідій, світло, лазер, акселерометр, навігація, gps

першоджерело

інші новини по темі:

Атом азоту в вуглецевій оболонці-основа найменших у світі атомних ча …

Вчені розробили спосіб збільшення точності роботи системи gps до кількох …

Новий органічний світлочутливий датчик дозволить знімати більш високо …

Вакуумна система, розміром з монету, буде використовуватися для виявлення …

Камери майбутнього, можливо, не потребуватимуть лінз