Badania potwierdziły możliwość stworzenia systemu do nawigacji podziemnej opartego na ultraszybkich cząstkach promieniowania kosmicznego. Inżynierowie z Uniwersytetu Tokijskiego opracowali nowy typ systemu nawigacji, muometryczny system pozycjonowania (MUPS). Działa on pod ziemią, w pomieszczeniach i pod wodą. Zabudowa pomoże w prowadzeniu akcji ratowniczych, badań podziemnych i podwodnych.

Naukowcy po raz pierwszy wykorzystali ultraszybkie cząstki subatomowe, miony, do bezprzewodowego podróżowania pod ziemią. Korzystając z naziemnych stacji detekcji mionów zsynchronizowanych z podziemnym odbiornikiem, inżynierowie obliczyli położenie odbiornika w piwnicy sześciopiętrowego budynku.

Naukowcy wykorzystali precyzyjny zegar kwarcowy do synchronizacji stacji naziemnych z odbiornikiem. Cztery parametry dostarczane przez stacje referencyjne oraz zsynchronizowany zegar służący do pomiaru „czasu przelotu” mionów umożliwiają określenie współrzędnych odbiornika.

Miony promieniowania kosmicznego uderzają w Ziemię w ten sam sposób i zawsze poruszają się z tą samą prędkością, bez względu na to, przez co przechodzą, penetrując nawet kilometry skały – tłumaczy Hiroyuki Tanaka, profesor Uniwersytetu Tokijskiego i współautor badania.

Aby przetestować możliwości nawigacyjne nowego systemu, detektory referencyjne zostały umieszczone na szóstym piętrze budynku, a „nawigator” przeniósł detektor odbiorczy do piwnicy. Badacze przesuwali detektor po korytarzach piwnicy. Zamiast nawigacji w czasie rzeczywistym w eksperymencie naukowcy wykorzystali zebrane dane do obliczenia trasy i potwierdzenia przebytej ścieżki.

Analiza wykazała, że aktualna dokładność proponowanego systemu wynosi od 2 do 25 m przy zasięgu do 100 m i zmienia się w zależności od głębokości i prędkości poruszania się. Wyniki te są zgodne z dokładnością pozycjonowania GPS na powierzchni Ziemi. Ulepszona synchronizacja czasu zwiększy dokładność do jednego metra.

W przyszłości proponowana technologia mogłaby zostać wykorzystana do nawigacji podwodnych robotów lub kierowania autonomicznych pojazdów pod ziemię. Oprócz zegarów atomowych wszystkie inne elementy elektroniczne MuWNS można zminiaturyzować. Naukowcy planują stworzyć urządzenie wystarczająco małe, aby można je było zintegrować z urządzeniami przenośnymi, takimi jak smartfony.