A alternativa quântica ao GPS será testada no plano espacial X-37B dos militares dos EUA

Um plano espacial militar dos EUA, o veículo de teste orbital X-37b embarcou em seu oitavo voo para o espaço na quinta-feira. Muito do que o X-37B faz no espaço é secreto. Mas serve parcialmente como uma plataforma para experimentos de ponta. Mas o GPS não está disponível em todos os lugares. Essa tecnologia pode revolucionar como a nave espacial, aviões, navios e submarinos navegam em ambientes em que o GPS não está disponível ou comprometido. No espaço, especialmente além da órbita da Terra, os sinais GPS se tornam não confiáveis ​​ou simplesmente desaparecem. O mesmo se aplica debaixo d’água, onde os submarinos não podem acessar o GPS. E mesmo na Terra, os sinais de GPS podem ser atolados (bloqueados), falsificados (fazendo um receptor de GPS pensar que está em um local diferente) ou desativado – por exemplo, durante um conflito. Isso torna a navegação sem o GPS um desafio crítico. Em tais cenários, tendo sistemas de navegação que funcionam independentemente de quaisquer sinais externos se tornam essenciais. Sistemas de navegação inercial (INS) tradicionais, que usam acelerômetros e giroscópios para medir a aceleração e a rotação de um veículo, fornecem navegação independente, pois podem estimar a posição, rastreando como o veículo se move ao longo do tempo. Pense em ficar sentado em um carro com os olhos fechados: você ainda pode sentir curvas, paradas e acelerações, que seu cérebro integra para adivinhar onde você está com o tempo. O mesmo acontece com os sistemas clássicos de navegação inercial. À medida que os pequenos erros de medição se acumulam, eles gradualmente desviam do curso e precisam de correções de GPS ou outros sinais externos. Onde o Quantum ajuda se você pensa em física quântica, o que pode vir à sua mente é um mundo estranho, onde as partículas se comportam como ondas e o gato de Schrödinger está morto e vivo. Esses experimentos de pensamento descrevem genuinamente como partículas pequenas como átomos se comportam. Em temperaturas muito baixas, os átomos obedecem às regras da mecânica quântica. Eles se comportam como ondas e podem existir em vários estados simultaneamente – duas propriedades que ficam no coração dos sensores inerciais quânticos. O sensor inercial quântico a bordo do X -37b usa uma técnica chamada interferometria de átomos, onde os átomos são resfriados para temperaturas próximas a zero absoluto, então eles se comportam como as ondas. Usando lasers de ajuste fino, cada átomo é dividido no que é chamado de estado de superposição, semelhante ao gato de Schrödinger, de modo que viaja simultaneamente por dois caminhos, que são então recombinados. Desde que o átomo se comporte como uma onda na mecânica quântica. Codificado nesse padrão, há informações detalhadas sobre como o ambiente do átomo afetou sua jornada. Em particular, as minúsculas mudanças em movimento, como rotações ou acelerações do sensor, deixam marcas detectáveis ​​nessas “ondas” atômicas. Comparado aos sistemas clássicos de navegação inercial, os sensores quânticos oferecem ordens de magnitude maior sensibilidade. Como os átomos são idênticos e não mudam, diferentemente dos componentes mecânicos ou da eletrônica, eles são muito menos propensos a deriva ou viés. O resultado é a longa navegação por duração e alta precisão sem a necessidade de referências externas. A próxima missão X -37B será a primeira vez que esse nível de navegação inercial quântica é testado no espaço. Missões anteriores, como o laboratório de átomos frios da NASA e o MAIUS-1 da Agência Espacial Alemã, os interferômetros de átomos voaram em vôos de órbita ou suborbital e demonstraram com sucesso a física por trás da interferometria do átomo no espaço, embora não especificamente para fins de navegação. Ele move a interferometria do átomo dos domínios da ciência pura e para uma aplicação prática para a aeroespacial. Este é um grande salto. Isso tem implicações importantes para o voo espacial militar e civil. Para a força espacial dos EUA, representa um passo em direção a uma maior resiliência operacional, principalmente em cenários em que os médicos de clínica geral podem ser negados. Para a exploração espacial futura, como a lua, Marte ou mesmo espaço profundo, onde a autonomia é fundamental, um sistema de navegação quântica pode servir não apenas como um backup confiável, mas mesmo como um sistema primário quando os sinais da Terra não estão disponíveis. A navegaçãoquantum é apenas uma parte das ondas mais amplas de tecnologias quânticas que se movem da pesquisa em laboratório para aplicações reais. Enquanto a computação quântica e a comunicação quântica geralmente roubam manchetes, sistemas como relógios quânticos e sensores quânticos provavelmente serão os primeiros a ver o uso generalizado. Countries, incluindo EUA, China e Reino Unido, estão investindo fortemente em detecção quantum inercial, com recentes testes aéreos e submarinos mostrando fortes promessas. Em 2024, a Boeing e a Aosense conduziram o primeiro teste de navegação inercial quântica do mundo a bordo de uma aeronave tripulada. Isso demonstrou navegação contínua livre de GPS por aproximadamente quatro horas. Nesse mesmo ano, o Reino Unido conduziu seu primeiro teste de voo de navegação quântica em uma aeronave comercial. Neste verão, a missão X -37B trará esses avanços para o espaço. Por causa de sua natureza militar, o teste pode permanecer quieto e não publicado. Mas se for bem -sucedido, poderia ser lembrado como o momento em que a navegação espacial deu um salto quântico. Este artigo é republicado da conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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