Что такое квантовая навигация и может ли она заменить GPS?
Спутниковые навигационные системы, такие как GPS, стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Однако они не лишены недостатков: сигналы могут быть заблокированы, подделаны или просто потеряны в труднодоступных местах. В поисках более надежной альтернативы ученые обратились к квантовой навигации — технологии, которая обещает быть «не подверженной помехам».
Проблемы спутниковой навигации
Глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS), такие как GPS, GLONASS и Galileo, полагаются на сигналы, передаваемые со спутников. Однако эти сигналы уязвимы для различных видов вмешательства:
- Глушение: преднамеренное блокирование сигналов.
- Спуфинг: отправка ложных сигналов для обмана навигационных устройств.
- Потеря сигнала: в густых лесах, глубоких долинах или под водой.
По данным Имперского колледжа Лондона, в 2022 году было зарегистрировано почти 50 000 случаев спуфинга на самолетах, что в пять раз больше, чем в предыдущем году. Такие сбои не только неудобны, но и опасны, особенно для авиации, морского транспорта и военных операций.
Что такое квантовая навигация?
Квантовая навигация основана на принципах квантовой физики. Вместо того чтобы полагаться на сигналы из космоса, она использует движение отдельных атомов, отслеживаемых в криогенных условиях. Это позволяет создавать навигационные системы, которые работают автономно, без необходимости внешних сигналов.
Ключевые особенности квантовой навигации:
- Независимость от спутников: система находится внутри транспортного средства, что делает её устойчивой к глушению и спуфингу.
- Высокая точность: измерения производятся «в точке использования», что исключает дрейф сигналов.
- Универсальность: может работать в условиях, где GPS недоступен, например, под водой или в глубоких шахтах.
Испытания квантовой навигации
В мае 2024 года Великобритания провела два успешных испытания квантовой навигации:
- На борту корабля Королевского флота.
- На небольшом реактивном самолете.
В июне технология была протестирована в лондонском метро. Результаты подтвердили, что квантовая навигация действительно «неподвержена помехам» и может стать надежной альтернативой или дополнением к GNSS.
Заменит ли квантовая навигация GPS?
Хотя квантовая навигация демонстрирует огромный потенциал, она вряд ли полностью заменит GPS в ближайшее время. Основные причины:
- Размеры оборудования: современные квантовые навигационные системы требуют сложного и громоздкого оборудования, включая криогенные установки.
- Стоимость: технология пока остается дорогостоящей для массового внедрения.
Эксперты считают, что квантовая навигация сначала будет использоваться в качестве резервной системы, особенно в критически важных областях, таких как авиация, военные операции и подводные исследования.
Преимущества спутниковых данных
Несмотря на развитие квантовых технологий, спутники продолжают играть важную роль в жизни человечества. Данные наблюдения за Землей используются для:
- Мониторинга экстремальных погодных явлений.
- Оценки качества воды и состояния экосистем.
- Прогнозирования уровня бедности и поддержки целей устойчивого развития ООН.
Согласно отчету Всемирного экономического форума, к 2030 году данные со спутниковв могут принести более 700 миллиардов долларов экономической выгоды.
Квантовая навигация — это многообещающая технология, которая может сделать транспорт и навигацию более безопасными и надежными. Однако она вряд ли полностью заменит GPS в ближайшем будущем. Вместо этого она станет важным дополнением, особенно в условиях, где спутниковые сигналы недоступны или уязвимы.
Тем временем спутники продолжают оставаться незаменимыми инструментами для наблюдения за Землей и решения глобальных проблем, таких как изменение климата и устойчивое развитие.