Não há como negar que o GPS e os aplicativos de mapeamento em nossos telefones celulares afetaram drasticamente a sociedade, incluindo os militares. Ainda assim, mesmo seu uso tem limites de alcance e capacidades. Agora a ciência está indo além para chegar a locais remotos onde o GPS não tem alcance. No final de setembro, o Office of Naval Research (ONR) Global selecionou e cofinanciou com o Comando de Desenvolvimento do Exército dos EUA a proposta vencedora de seu segundo Global-X Challenge anual, que pedia projetos internacionais para abordar lacunas de capacidade em altas latitudes (Polar Regiões).
O projeto vencedor é uma equipe composta por pesquisadores do Japão, Reino Unido, EUA e Finlândia, liderada pelo Dr. Chris Steer da Geoptic Infrastructure Investigations Limited (U.K.), e buscará mostrar em nove meses uma prova de conceito de um sistema de navegação alternativo no Ártico usando múons com precisão igual à do GPS. Eles usarão uma fonte natural de radiação chamada múons de raios cósmicos como alternativa aos sinais de GPS derivados de satélite. O aspecto único deste trabalho é que essas partículas subatômicas passam por rochas, edifícios e terra – áreas onde as comunicações GPS não podem ser recebidas.

O principal diretor científico da ONR Global para este projeto, Dr. Charles Eddy, disse:"A capacidade de navegar nas regiões polares será de importância crescente nas próximas décadas, à medida que as mudanças climáticas estão abrindo as vias navegáveis ​​do Ártico para atividades comerciais e militares. Este projeto , que usa partículas relativísticas cósmicas que colidem continuamente com toda a superfície da Terra, oferece uma abordagem inovadora para o desafio da navegação em altas latitudes com pouco ou nenhum serviço de GPS."

Na mesma linha, Dr. Steer comentou:"Como a ecolocalização, a diferença de tempo entre 'pings' - os sinais de um múon cruzado em nossos detectores - pode permitir que o usuário meça a distância de um detector para outro com vários detectores permitindo localização por triangulação. A técnica já foi testada em laboratório antes, onde foi demonstrado com sucesso o processo de conversão dos tempos de travessia das partículas para inferir a posição de um detector."

Desafios, oportunidades e aplicabilidade futura

Depois de testar inicialmente o sistema em um grande tanque de imersão em água no Reino Unido, o projeto será transferido para a Finlândia para ser implantado em um lago ártico coberto por um metro de gelo. Nessas altas latitudes, as medições convencionais de GPS são problemáticas devido às suas restrições orbitais.

Do ponto de vista científico, um desafio significativo é o desenvolvimento de uma série de sensores bem especificados, como um conjunto altamente sincronizado de relógios distribuídos (para mais de 10 bilionésimos de segundo), a fim de minimizar a incerteza de posição inferida e sua integração com os detectores de múons. Para tornar as coisas ainda mais desafiadoras, disse Steer, "também precisamos implantar nosso sistema nas condições climáticas do Ártico (normalmente -20 graus Celsius), em um ambiente isolado e parcialmente submerso. O ambiente frio tem implicações em muitos aspectos do projeto, desde pessoal para garantir que a eletrônica seja robusta ao frio."

As oportunidades científicas são abundantes e se estendem muito além do ambiente subaquático, pois operar em ambientes sem GPS é um problema tão comum. "O mar é amplamente transparente aos múons de raios cósmicos, então esperamos que haja uma série de oportunidades científicas de navegação submarina. Da mesma forma, como os múons de raios cósmicos são altamente penetrantes e capazes de atravessar dezenas a centenas de metros de rocha, é possível ver que esta tecnologia também tem fortes oportunidades em túneis e outras configurações subterrâneas", continuou Steer.

O futuro é extremamente brilhante para esta linha de pesquisa, uma vez que a descoberta de posição é fundamental em muitas áreas da ciência, engenharia e indústria. Embora geralmente seja um aspecto muito positivo, "a ampla aplicabilidade também pode ser um problema de distração, pois muitas vezes é necessário um aplicativo de foco para progredir", disse Steer. "Consequentemente, o próximo estágio após este projeto seria entender as necessidades de posicionamento dos usuários finais, selecionando o melhor ajuste com nosso sistema de medição de posicionamento e amadurecendo a tecnologia para suas necessidades".

O escopo potencial é amplo e a tecnologia do projeto é transformadora para posicionamento dentro de túneis, em terra ou debaixo d'água em altas latitudes.

Sobre o Global-X

O objetivo do Global-X Challenge é descobrir, interromper e, finalmente, fornecer um catalisador por meio de pesquisas básicas e aplicadas para o desenvolvimento posterior e entrega de recursos revolucionários para a Marinha e Corpo de Fuzileiros Navais dos EUA, o mercado comercial e o público.

A ONR Global patrocina esforços científicos fora dos EUA, trabalhando com cientistas e parceiros em todo o mundo para descobrir e aprimorar as capacidades navais.