GPS DEVRİ BİTİYOR MU ?
Çin, denizaltılar ve füzeler için GPS'siz navigasyonu mümkün kılacak bir kristal geliştirdi.
Çinli araştırmacılar, denizaltılar ve uzay araçlarında GPS'siz navigasyon için ultra hassas nükleer saatler sağlayabilecek yeni bir kristal geliştirdi.
Çin'deki Sincan Üniversitesi'nden bilim insanlarının, son derece hassas toryum nükleer saatlerin yapımında kullanılabilecek yeni bir ultraviyole (UV) üreten kristal geliştirdikleri iddia ediliyor. Yönlendirme gibi görevler için hayati önem taşıyan bu kristal, gelecekte Küresel Konumlandırma Sistemleri (GPS) olmadan denizaltılar veya derin uzay sondaları gibi araçların yönlendirilmesine yardımcı olabilir.
Raporlara göre, bu tür saatler GPS'i gereksiz kılmayacak, ancak mükemmelleştirildikleri takdirde bu sistemlere olan bağımlılığı azaltmaya yardımcı olacaktır. Çözülmeye çalışılan temel sorun, GPS gibi şeyler için hayati önem taşıyan zaman tutma işlemidir.
Örneğin, cep telefonunuzda, telefonunuz uydulardan gelen sinyalleri alarak konumunuzu hesaplar. Bir dizi algoritma kullanarak, her sinyalin ulaşmasının ne kadar sürdüğünü ölçer.
Bu daha sonra dünyanın neresinde olduğunuzu üçgenleme yöntemiyle belirlemek için kullanılır. Buna zamana dayalı navigasyon denir. Dolayısıyla, bir saat ne kadar doğruysa, ona dayalı bir navigasyon sistemi de o kadar doğru olur.
Ancak prensipte basit olsa da, bu tür GPS sistemlerinin sorunları olabilir. Örneğin, sahte sinyallerle engellenebilir veya yanıltılabilirler, bu da onları savaş zamanlarında savunmasız hale getirir. Ayrıca su altında veya yer altında iyi çalışmazlar.
Ancak bilim insanları, nükleer saatler (atom çekirdeklerindeki titreşimleri kullanan) adı verilen başka bir teknolojinin 10 ila 1000 kat daha doğru olabileceğine inanıyor.
Bu çığır açıcı olabilir çünkü atom çekirdekleri elektronlardan daha kararlıdır ve sıcaklık gibi etkenlerden daha az etkilenirler. Ayrıca dış titreşimlerden ve manyetik alanlar gibi diğer etkenlerden de daha az etkilenirler.
Görünen o ki Çin, aynı konuda çalışmalar yürüten Avustralyalılardan bir adım önde. Avustralyalılar da bir adım geriden geliyorlar.
Batı Avusturalya Üniversitesi'ndeki araştırma grubumuz, iterbiyum (Yb) atomlarına dayalı optik bir kafes saati geliştiriyor.
İterbiyum atomlarına ek olarak, ultra kararlı bir lazer ve bir frekans tarağına da sahibiz: inanılmaz derecede doğru bir optik atom saati üretmek için gerekli tüm bileşenler.
Bu tür saatler şu anda üretilebilecek en iyi saatlerden biridir ve benzer tasarımlar, GPS uydularında bulabileceğinizden 100.000 kat daha iyi doğruluk elde etmektedir.
10⁻¹⁸ saniye düzeyinde doğruluğa sahip oldukları iddia ediliyor. Eğer bu tür iki saat, evrenin 13,8 milyar yıl önce başladığı zaman çalışmaya başlasaydı, bugün bile 1 saniye içinde aynı sonucu verirlerdi.
Tamamlandığında, kafes saati güney yarımkürede türünün tek örneği olacak. Saat, diğer son teknoloji zaman ve frekans teknolojilerimizle birlikte, uzay saati karşılaştırma deneylerine katılmak için UWA'da bir yer istasyonu oluşturacak.
Aslında, Avustralya'daki bu etkileyici saate, Avrupa Uzay Ajansı'nın yakında gerçekleştireceği bir deneyde çok önemli bir rol oynaması için ihtiyacımız.
Zamanlama her şeydir
Her bir GPS uydusu, zamanlarını sezyum (Cs) veya rubidyum (Rb) atomlarından alan bir atom saati ailesine (genellikle dört) ev sahipliği yapar.
Bu saatlerde aslında ölçülen şey, iki belirli atomik durum arasındaki enerji farkıdır. Bir atom yüksek enerjili durumdan düşük enerjili duruma geçtiğinde, enerji farkı ışık şeklinde yayılır. Bu ışığın frekansı veya tikleme hızı, saydığımız ve zamanı tanımladığımız şeydir. Önemli olan nokta, temelde bu enerji farkının her zaman aynı olmasıdır.
Bu teknolojisayesinde Otonom araçlar gibi yeni teknolojiler, muhtemelen yerel algılama ve GPS sinyallerinin bir kombinasyonuna dayanarak, sorunsuz bir şekilde bağımsız olarak navigasyon yapacaktır. Bu nedenle, GPS doğruluğundaki herhangi bir iyileştirme, otonom araç çağının hızlandırılması ve yaygınlaştırılmasında son derece avantajlı olacaktır.
Bir GPS alıcısı, GPS uydularından gelen farklı zamanlama sinyallerini dinler ve karşılaştırır ve ardından bu bilgiyi kullanarak Dünya'da tam olarak nerede olduğunuzu hesaplar.
Çeşitli faktörler GPS navigasyonunun doğruluğunu olumsuz etkiler. Şu anda, çoğu sivil için, asıl suçlu, uydudan tercih ettiğiniz GPS alıcısına iletilen zamanlama sinyallerine müdahale eden Dünya'nın iyonosferidir.
Ancak hataya en büyük ikinci katkı, GPS uydularındaki saatlerin kararlılığından kaynaklanmaktadır.
Bilek saati, büyükbaba saati, atomik saat veya başka bir tür saat olsun, tüm saatlerde saniye kaybetmelerine veya sapmalarına neden olan bir miktar içsel hata vardır. Kendi hallerine bırakıldığında, GPS uydularındaki atomik saatler günde 10 nanosaniye kadar sapma, dolanma veya yavaşlama gösterir.
Bu çok fazla gibi görünmeyebilir, ancak ışık hızıyla çarptığınızda, üç metrelik bir GPS konum hatası elde edersiniz.
Neyse ki, GPS ağı iyi bir şekilde izleniyor ve saatleri hizalı tutmak için düzeltmeler uygulanıyor, böylece yalnızca yaklaşık bir veya iki metrelik konum hatasından sorumlu oluyorlar.
GPS navigasyonunun doğruluğunu iyileştirmek için, iyonosferin etkisini etkili bir şekilde ortadan kaldırabilen farklı yayın yöntemleri de dahil olmak üzere birçok çalışma devam ediyor.
Ancak, nihayetinde, saatlerin performansı GPS için temeldir. Saat teknolojisi sürekli olarak ilerliyor ve bununla birlikte birçok yeni keşif ve uygulama fırsatı ortaya çıkıyor.
Geliştirilmiş Doğruluk
Batı Avusturalya Üniversitesi'ndeki araştırma grubumuz, iterbiyum (Yb) atomlarına dayalı optik bir kafes saati geliştiriyor.
İterbiyum atomlarına ek olarak, ultra kararlı bir lazer ve bir frekans tarağına da sahibiz: inanılmaz derecede doğru bir optik atom saati üretmek için gerekli tüm bileşenler.
Bu tür saatler şu anda üretilebilecek en iyi saatlerden biridir ve benzer tasarımlar, GPS uydularında bulabileceğinizden 100.000 kat daha iyi doğruluk elde etmektedir.
10⁻¹⁸ saniye düzeyinde doğruluğa sahip oldukları iddia ediliyor. Eğer bu tür iki saat, evrenin 13,8 milyar yıl önce başladığı zaman çalışmaya başlasaydı, bugün bile 1 saniye içinde aynı sonucu verirlerdi.
Tamamlandığında, kafes saati güney yarımkürede türünün tek örneği olacak. Saat, diğer son teknoloji zaman ve frekans teknolojilerimizle birlikte, uzay saati karşılaştırma deneylerine katılmak için UWA'da bir yer istasyonu oluşturacak.
Aslında, Avusturalya'daki bu etkileyici saate, Avrupa Uzay Ajansı'nın yakında gerçekleştireceği bir deneyde çok önemli bir rol oynaması için ihtiyacımız var.
Uzaydaki Görevler
Uzaydaki Atom Saati Topluluğu (ACES) görevi, Uluslararası Uzay İstasyonu'na (ISS) farklı bir tür soğuk atom saati yerleştirecek; bu saat, tipik GPS atom saatinden yaklaşık 1000 kat daha kararlı.
ACES görevinin 2017'de fırlatılması planlanıyor. Bu cihazı uzaya başarıyla göndermek ve ISS'de sorunsuz bir şekilde çalıştırmak başlı başına oldukça önemli bir başarı olacaktır. Gelecekteki uzay saati ağlarının kurulması yolunda önemli bir basamak taşıdır.
Birkaç yıl boyunca, ACES saatinin ürettiği zamanlama sinyali, UWA'da geliştirilmekte olan iterbiyum saati de dahil olmak üzere dünyanın dört bir yanındaki farklı saat türleriyle karşılaştırılacaktır.
Bu, yerçekimsel kırmızı kaymayı test etmek ve doğanın temel sabitlerindeki ince değişiklikleri araştırmak gibi temel fizik alanında bazı önemli testler yapmamıza olanak tanıyacak.
Kaynak : interestingengineering, weforum