Cet appareil pourrait lancer une navigation sans GPS


Cet appareil pourrait lancer une navigation sans GPS

Un conçu et fabriqué par Sandia National Laboratories pourrait devenir un élément central des systèmes de navigation de la prochaine génération. Crédit : Bret ce dernier

Ne vous laissez pas berner par les parois en métal titane ou les vitres en saphir. C’est l’intérieur de ce curieux petit appareil qui pourrait un jour inaugurer nouvelle ère de navigation.

Depuis plus d’un an, la chambre à vide de la taille d’un avocat contient un nuage atomique dans les bonnes conditions pour des mesures de navigation précises. C’est le premier appareil petit, économe en énergie et suffisamment fiable pour potentiellement utiliser des capteurs quantiques – des capteurs qui utilisent la mécanique quantique pour surpasser les technologies conventionnelles – du laboratoire à l’utilisation commerciale, a déclaré Peter Schwindt, scientifique aux Laboratoires nationaux Sandia.

Sandia a développé la chambre en tant que technologie de base pour les futurs systèmes de navigation qui ne dépendent pas des satellites GPS, a-t-il déclaré. Il a été décrit dans le magazine plus tôt cette année AVS science quantique.

D’innombrables appareils dans le monde utilisent le GPS pour l’orientation. Ceci est possible car les horloges atomiques, connues pour leur chronométrage extrêmement précis, maintiennent le réseau satellite parfaitement synchronisé.

Mais les signaux GPS peuvent être brouillés ou falsifiés, désactivant potentiellement les systèmes de navigation sur les véhicules commerciaux et militaires, a déclaré Schwindt.

Au de s’appuyer sur des satellites, Schwindt a déclaré que les futurs véhicules pourraient suivre leur propre position. Vous pouvez le faire avec des appareils embarqués aussi précis que des horloges atomiques, mais qui mesurent l’accélération et la rotation en projetant des lasers dans de minuscules nuages ​​de gaz rubidium, tels que ceux contenus par Sandia.

Cet appareil pourrait lancer une navigation sans GPS

Le scientifique de Sandia National Laboratories, Peter Schwindt (à gauche) et la postdoctorante Bethany Little examinent l’emballage sous vide dans un support jaune imprimé en 3D. Crédit : Bret ce dernier

La compacité est la clé des applications réelles

Les accéléromètres et gyroscopes atomiques existent déjà, mais ils sont trop encombrants et énergivores pour être utilisés dans un système de navigation d’avion. C’est parce qu’ils ont besoin d’un grand système de vide qui utilise des milliers de volts d’électricité.

« Les capteurs quantiques sont un domaine en pleine croissance et il existe de nombreuses applications à démontrer en laboratoire », a déclaré Bethany Little, postdoctorante de Sandia, impliquée dans la recherche. « Mais quand vous l’apportez dans le monde réel, il y a beaucoup de problèmes à résoudre. Deux rendent le capteur compact et robuste. La physique se déroule dans un volume d’un centimètre cube (0,06 pouce cube), donc tout ce qui est plus grand que cela est de l’espace perdu. »

Little a déclaré que son équipe avait montré que la détection quantique pouvait fonctionner sans un puissant système de vide. Cela réduit l’emballage à une taille pratique sans compromettre la fiabilité.

Au lieu d’une pompe à vide alimentée qui rejette les molécules entrantes et détruit les mesures, deux appareils, appelés getters, utilisent des réactions chimiques pour lier les intrus. Les getters ont chacun à peu près la taille d’une gomme, ils peuvent donc être insérés dans deux tubes étroits qui dépassent de l’emballage en titane. Ils fonctionnent également sans source d’alimentation.

Afin d’empêcher les contaminants d’entrer, Schwindt, en collaboration avec les scientifiques des matériaux de Sandia, a construit la chambre en titane et en saphir. Ces matériaux sont particulièrement efficaces pour bloquer les gaz comme l’hélium qui peuvent passer à travers l’acier inoxydable et le verre pyrex. Le financement a été fourni dans le cadre du programme de recherche et développement dirigé par le laboratoire de Sandia.

La construction nécessitait des techniques de fabrication sophistiquées que Sandia a perfectionnées pour combiner des matériaux avancés pour les composants d’armes nucléaires. Et comme une arme nucléaire, la chambre en titane doit fonctionner de manière fiable pendant des années.

L’équipe Sandia continue de surveiller l’appareil. Leur objectif est de les maintenir étanches et opérationnels pendant cinq ans, une étape importante pour montrer que la technologie est prête à l’emploi. En attendant, ils cherchent des moyens de rationaliser la fabrication.


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Plus d’information:
Bethany J. Little et al., Un emballage sous vide à pompage passif qui contient des atomes froids pendant plus de 200 jours, AVS science quantique (2021). DOI : 10.1116 / 5.0053885

Avec l’aimable autorisation des laboratoires nationaux Sandia

Citation: Cet appareil pourrait initier une navigation sans GPS (2021, 26 octobre), consulté le 26 octobre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-10-device-usher-gps-free.html

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