STATI UNITIUn nuovo sistema di navigazione potrebbe sostituire i GPS

I Sandia National Laboratories hanno costruito un nuovo dispositivo compatto che potrebbe diventare un componente fondamentale dei sistemi di navigazione di prossima generazione. Delle dimensioni di un avocado, il dispositivo si basa su una camera con tecnologia del vuoto che per oltre un anno ha contenuto una nuvola di atomi nelle giuste condizioni affinché potessero essere effettuate precise misurazioni di navigazione senza bisogno di satelliti.
Come descritto nello studio apparso nella rivista AVS Quantum Science, il dispositivo è stato progettato appositamente per un futuro sistema di navigazione che non si basi sui satelliti GPS. I sistemi GPS, infatti, non sono perfetti. La loro vulnerabilità è dovuta alla dipendenza da costellazioni di satelliti che orbitano intorno alla Terra. Questi emettono dei segnali con un timbro temporale che è sincronizzato con gli orologi atomici, i più accurati strumenti di misurazione del tempo a disposizione. I ricevitori GPS utilizzano l’effetto Doppler nei segnali satellitari per calcolare la posizione e la velocità del ricevitore in modo estremamente preciso. Se questi segnali vengono interrotti o danneggiati, il sistema si guasta.
Invece di fare affidamento sui satelliti, i veicoli del futuro potrebbero tenere traccia della propria posizione utilizzando accurati dispositivi di bordo come gli orologi atomici. Come? Misurando l’accelerazione e la rotazione a seguito del brillamento di fasci laser in una piccola nuvola di gas di rubidio, a sua volta contenuta in una piccola camera di titanio, proprio come il nuovo dispositivo dei Sandia National Laboratories. Come una sorta di accelerometro/giroscopio atomico, solo che in questo caso vengono usati sensori quantistici.
Funzionando con il rilevamento quantistico, lo strumento permette anche una notevole riduzione delle dimensioni senza però rinunciare all’affidabilità. «Il dispositivo è il primo ad essere molto piccolo, efficiente dal punto di vista energetico e abbastanza affidabile da spostare potenzialmente i sensori quantistici, sensori che utilizzano la meccanica quantistica per superare le tecnologie convenzionali dal laboratorio all’uso commerciale», ha dichiarato Peter Schwindt, scienziato dei Sandia National Laboratories.
Un problema potevano essere i contaminanti che possono introdursi nella camera. I ricercatori hanno quindi usato titanio e zaffiro per costruire la camera dove è contenuta la nuvola di atomi. Si tratta di materiali ottimi nel bloccare i gas come l’elio che possono passare attraverso materiali quali l’acciaio inossidabile o il vetro. La progettazione del dispositivo ha richiesto sofisticate tecniche di fabbricazione che i Sandia National Laboratories hanno affinato grazie alla loro esperienza nel legare materiali avanzati per componenti di armi nucleari. E come un’arma nucleare, la camera di titanio deve funzionare in modo affidabile per anni.
Il team di ricercatori dei Sandia National Laboratories continuerà a monitorare il dispositivo.
L’obiettivo è quello di tenerlo sigillato e operativo per cinque anni, uno step importante per dimostrare che la tecnologia è pronta per essere messa in campo. Nel frattempo, gli scienziati esploreranno metodi per ottimizzare la produzione.