英国皇家海军正在研究无GPS量子导航

英国军事技术机构正在研发一种量子导航设备,即惯性导航系统,可为海上船舶提供类似全球定位系统(GPS)的精度,而无需依赖任何外部信号。

当前,GPS已经彻底改变交通经济,在提高安全性和效率的同时,促成了新的商业模式(如 Uber)。现代航运业在导航、避免碰撞和精确定位方面严重依赖GPS。然而,GPS极易受到恶意行为者的干扰,且依赖于卫星星座的完整性。如果发生严重的太阳耀斑事件,或者更严重的蓄意反卫星攻击,GPS的导航功能就会受到损害。

军事运营商通常依赖惯性导航技术来补充GPS,特别是对于关键任务应用。潜艇、飞机和巡航导弹使用惯性导航来抵消GPS系统的已知漏洞。然而,惯性制导系统是航位推算的一种高级形式,所有系统都有一定程度的漂移:平台运行时间越长且没有得到确定的定位,预估位置的准确性就越低。

量子导航使用相同的概念,但精度更高。量子加速度计比传统上用于惯性制导的陀螺仪要更加精确,英国国防研究人员表示,如果量子加速度计发展到可以使用的程度,有朝一日可用于无GPS导航。

量子传感器由伦敦帝国理工学院的研究人员于2018年开发,利用激光测量腔体内超冷原子的波状特性。当船移动时,舱室也随之移动,舱内的原子也必须随之移动。激光脉冲跟踪原子的运动,这些数据可以精确记录船的加速度。

2023年,帝国量子传感器在英国皇家海军研究船“XV Patrick Blackett”号上进行了测试,今年又在英国国防海运船“Hurst Point”号上展开进一步测试。英国国防部看好该系统在下一轮测试中走向成熟的前景。

英国国防部副首席技术官Chester Butterworth在一份声明中表示:“量子技术有可能解决国防部一些最紧迫的问题,提高我们的作战优势,并为新的机遇奠定基础。我们正在推进新型导航技术,以实现完全弹性的无卫星能力。”

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