Agencias/Ciudad de México.- Investigadores de la Universidad de Tokio han utilizado partículas superrápidas de tamaño subatómico llamadas muones para navegar de forma inalámbrica bajo tierra en una primicia mundial.
Mediante el uso de estaciones terrestres de detección de muones sincronizadas con un receptor subterráneo de detección de muones, pudieron calcular la posición del receptor en el sótano de un edificio de seis pisos.
Como el GPS no puede penetrar la roca o el agua, esta nueva tecnología podría usarse en futuros esfuerzos de búsqueda y rescate, para monitorear volcanes submarinos y guiar vehículos autónomos bajo tierra y bajo el agua.
GPS, el sistema de posicionamiento global, es una herramienta de navegación bien establecida y ofrece una extensa lista de aplicaciones positivas, desde viajes aéreos más seguros hasta mapas de ubicación en tiempo real. Sin embargo, tiene algunas limitaciones. Las señales de GPS son más débiles en latitudes más altas y pueden interferirse o falsificarse (donde una señal falsificada reemplaza a una auténtica). Las señales también pueden reflejarse en superficies como paredes, interferir con los árboles y no pueden atravesar edificios, rocas o agua.
“Los muones de rayos cósmicos caen por igual sobre la Tierra y siempre viajan a la misma velocidad, independientemente de la materia que atraviesen, penetrando incluso kilómetros de roca”, explicó en un comunicado el profesor Hiroyuki Tanaka de Muographix en la Universidad de Tokio. “Ahora, mediante el uso de muones, hemos desarrollado un nuevo tipo de GPS, al que llamamos sistema de posicionamiento muométrico (muPS), que funciona bajo tierra, en interiores y bajo el agua”.
En comparación, los muones han sido noticia en los últimos años por su capacidad para ayudarnos a mirar en el interior de los volcanes, mirar a través de las pirámides y ver el interior de los ciclones. Los muones caen constantemente y con frecuencia en todo el mundo (alrededor de 10,000 por metro cuadrado por minuto) y no se pueden manipular.
Underground navigation using cosmic-ray muons has just been achieved. In future this new system could potentially rival GPS, offering more reliable and accurate navigation in previously hard-to-reach locations: https://t.co/NMVhRCAs4l #utokyo #research #muons #navigation #GPS pic.twitter.com/ibNRJsbUZz
— UTokyo | 東京大学 (@UTokyo_News_en) June 15, 2023
MuPS se creó inicialmente para ayudar a detectar cambios en el fondo marino causados por volcanes submarinos o movimientos tectónicos. Utiliza cuatro estaciones de referencia de detección de muones en la superficie para proporcionar coordenadas para un receptor subterráneo de detección de muones. Las primeras iteraciones de esta tecnología requerían que el receptor estuviera conectado a una estación terrestre mediante un cable, lo que restringía en gran medida el movimiento.
Sin embargo, esta última investigación utiliza relojes de cuarzo de alta precisión para sincronizar las estaciones terrestres con el receptor. Los cuatro parámetros proporcionados por las estaciones de referencia más los relojes sincronizados utilizados para medir el “tiempo de vuelo” de los muones permiten determinar las coordenadas del receptor. Este nuevo sistema se denomina sistema de navegación inalámbrica muométrica (MuWNS).
Para probar la capacidad de navegación de MuWNS, se colocaron detectores de referencia en el sexto piso de un edificio mientras que un “navegador” llevó un detector receptor al piso del sótano. Caminaron lentamente arriba y abajo por los pasillos del sótano mientras sostenían el auricular. En lugar de navegar en tiempo real, se tomaron medidas y se usaron para calcular su ruta y confirmar el camino que habían tomado.
“La precisión actual de MuWNS es de entre 2 y 25 metros, con un alcance de hasta 100 metros, dependiendo de la profundidad y la velocidad de la persona que camina. Esto es tan bueno, si no mejor, que el posicionamiento GPS de un solo punto. sobre el suelo en áreas urbanas”, dijo Tanaka. “Pero todavía está lejos de ser un nivel práctico. La gente necesita una precisión de un metro, y la clave para esto es la sincronización del tiempo”.
Mejorar este sistema para permitir la navegación en tiempo real y con precisión de medidor depende del tiempo y el dinero. Idealmente, el equipo quiere usar relojes atómicos a escala de chip (CSAC): “Los CSAC ya están disponibles comercialmente y son dos órdenes de magnitud mejores que los relojes de cuarzo que usamos actualmente. Sin embargo, son demasiado caros para que los usemos ahora. Pero preveo que se volverán mucho más baratos a medida que aumente la demanda mundial de CSAC para teléfonos móviles”, dijo Tanaka.
MuWNS algún día podría usarse para navegar robots que trabajan bajo el agua o guiar vehículos autónomos bajo tierra. Aparte del reloj atómico, todos los demás componentes electrónicos de MuWNS ahora se pueden miniaturizar, por lo que el equipo espera que eventualmente sea factible instalarlo en dispositivos portátiles, como su teléfono. En situaciones de emergencia como el colapso de un edificio o una mina, esto puede ser un cambio de juego futuro para los equipos de búsqueda y rescate.
La investigación fue publicada en la Revista Cell bajo el título “Primera navegación con sistema de navegación muométrica inalámbrica (MuWNS) en entornos interiores y subterráneos“.
Nawigacja mionometryczna wykorzystuje miony – cząstki pochodzenia kosmicznego. Dzięki temu można precyzyjnie ustalić położenie także pod ziemią (gdzie satelitarny GPS nie działa) https://t.co/YHxqrTXbMH pic.twitter.com/8WPJl70N3y
— Łukasz Olejnik (@Prywatnik@mastodon.social) (@prywatnik) June 19, 2023
