Čínský krystal pro navigaci bez GPS: Ponorky a rakety by mohly získat extrémní přesnost

Vědci z čínské Xinjiang University údajně vyvinuli nový krystal produkující ultrafialové (UV) záření, který by mohl být klíčový pro konstrukci mimořádně přesných thoriových jaderných hodin.

Vědci z čínské Xinjiang University údajně vyvinuli nový krystal produkující ultrafialové (UV) záření, který by mohl být klíčový pro konstrukci mimořádně přesných thoriových jaderných hodin. Tato technologie by v budoucnu mohla umožnit navigaci ponorek, raket nebo hlubokomořských sond bez závislosti na globálních polohových systémech (GPS).

Jaderné hodiny by sice GPS zcela nenahradily, ale výrazně by snížily závislost na těchto systémech. Základem problému je přesné měření času, které je pro GPS nezbytné. Například mobilní telefony určují polohu přijímáním signálů ze satelitů a měřením doby jejich příchodu, což se pak používá k triangulaci. Čím přesnější jsou hodiny, tím přesnější je navigační systém na nich založený.

Současné GPS systémy však mají své slabiny. Mohou být rušeny nebo podvrženy falešnými signály, což je činí zranitelnými zejména ve válečných dobách. Navíc nefungují spolehlivě pod vodou nebo v podzemí. Pro válečné stroje, jako jsou ponorky, je GPS obzvláště problematické, protože pro získání signálu musí vyplout na hladinu, což je činí zranitelnými. Moderní ponorky proto používají atomové hodiny, které jsou velmi přesné a fungují na principu vibrací elektronů kolem atomů.

Nový výzkum se zaměřuje na jaderné hodiny, které využívají vibrace uvnitř atomových jader. Tyto hodiny by mohly být 10-1000krát přesnější, protože atomová jádra jsou stabilnější než elektrony a méně ovlivněna teplotou, vnějšími vibracemi nebo magnetickými poli. Tým se zaměřil na thorium-229, jehož jádro vibruje na velmi nízké energetické úrovni, což usnadňuje jeho monitorování a měření. Pro měření thoria-229 jsou však zapotřebí extrémně přesné UV lasery s vlnovou délkou kolem 148,3 nm, což je velmi obtížné vyrobit.

Právě zde přichází na řadu nový krystal. Dokáže přeměnit laserové světlo na UV záření s velmi krátkou vlnovou délkou 145,2 nm. I když je to o něco méně než ideálních 148,3 nm, představuje to významný pokrok, neboť překonává dosavadní světový rekord 150 nm. Pokud se podaří dosáhnout požadované vlnové délky, mohlo by to umožnit mimořádně přesný odhad polohy na základě ujeté vzdálenosti, směru a času. Teoreticky by se také mohly využívat signály z jiných zdrojů, jako jsou hvězdy, pulsary nebo rádiové signály, jako navigační pomůcky.

Tato technologie by mohla mít zásadní dopad na ponorky, které by se mohly volně pohybovat pod vodou, aniž by musely vyplouvat na hladinu. Dále by mohla zvýšit odolnost raket proti rušení navigace a umožnit kosmickým lodím autonomní navigaci v hlubokém vesmíru bez nutnosti korekcí ze Země.