Секретный самолет испытывает квантовую навигационную систему
Тем не менее, уже известно, что в своем восьмом полете X-37B станет испытательным полигоном для технологии, которая может полностью изменить существующие представления о навигации — квантового инерциального датчика.
Сегодня все передвижения над- и наземного транспорта опираются на спутниковую навигацию, прежде всего на GPS. Эта система работает почти везде, но у нее есть свои уязвимости. Сигнал можно заглушить, подменить или вовсе отключить — такие ситуации возможны в условиях военного конфликта, при природных или техногенных катастрофах, и они могут приводить к катастрофическим последствиям. Под водой спутниковая навигация невозможна, а в космосе за пределами орбиты Земли GPS вообще становится бесполезным. Поэтому ученые давно уже ищут способ создать навигацию, которая не будет зависеть от спутниковых сигналов.
Классические инерциальные навигационные системы решают эту проблему частично. Они измеряют ускорения и повороты с помощью гироскопов и акселерометров и вычисляют новое местоположение. Это похоже на ситуацию, когда человек, даже если он едет в машине с закрытыми глазами, примерно понимает, куда он едет: его вестибулярная система сообщает ему о поворотах, торможении, ускорении. В таких системах постепенно накапливаются ошибки, и без внешней поправки реальная траектория «уплывает» от заданной.
Квантовый подход обещает изменить ситуацию. В основе квантовой навигации лежит атомная интерферометрия. В условиях сверхнизких температур атомы начинают вести себя как волны, и с помощью лазеров их можно разделить на два «пути», которые затем снова объединяются. Получается интерференционная картина, которая напоминает узор от перекрывающихся волн на воде, и содержит точнейшую информацию о том, как атомы двигались и какие силы на них действовали. Даже малейшие ускорения или повороты оставляют в этом узоре след.
В отличие от механических или электронных датчиков, атомы неизменны и не подвержены износу. Это означает, что система на их основе способна работать гораздо дольше без необходимости в коррекции извне. Именно такую установку планируется испытать на борту X-37B — компактный и высокоточный квантовый инерциальный сенсор, рассчитанный на длительные реальные миссии.
Это будет первое в истории испытание квантовой навигации в космосе в условиях, близких к практическим. Ранее отдельные эксперименты с атомными интерферометрами проводились на борту МКС или в суборбитальных полетах, но они носили в основном экспериментальный, научный характер. Теперь же речь идет о переходе от лабораторной физики к реальной технологии, которая может стать основой автономного управления космическими аппаратами.
Задача имеет как военное, так и гражданское значение. Для военных это шаг к независимой от GPS системе навигации. Для космических миссий к Луне, Марсу или дальше — это шанс получить инструмент, который позволит ориентироваться там, куда не доходят никакие сигналы с Земли.
Возможно, детали новой миссии X-37B так и останутся засекреченными. Но если эксперимент окажется успешным, его будут рассматривать как переломный момент, когда навигация в космосе сделала свой первый квантовый шаг.
