Мониторинг объектов с использованием нейтринной связи
Мониторинг объектов с использованием нейтрино представляет собой инновационную концепцию для реализации позиционирования, навигации и синхронизации времени. В настоящее время стандартные навигационные подходы, включая спутниковую GPS / Глонасс / Galileo навигацию, основаны на радиочастотах прямой видимости и оптической связи. Нейтрино движутся со скоростью света, не имеют электрического заряда и имеют малую массу, поэтому демонстрируют очень низкое взаимодействие с обычным веществом. Эти экстраординарные характеристики могут позволить использовать пучки нейтрино для связи, навигации и синхронизации времени с находящимися очень глубоко под водой судами, техников и шахтерами, работающими глубоко под землей и даже отдаленными планетами, без необходимости развертывания антенн или использования спутников-ретрансляторов.
Использование нейтринных пучков для связи - старая идея, выдвинутая несколькими авторами, и для различных целей, таких как межзвездная или даже межгалактическая связь. Совсем недавно, была рассмотрена идея использования нейтрино для организации связи с глубоководными подводными лодками.
Мониторинг глубоководных объектов и объектов под землей
В определенных условиях, например, в тех, где работают атомные подводные лодки, требуется неограниченная выдерживаемая нагрузка под водой. Тем не менее, необходимость для этих кораблей общаться и позиционировать себя в конечном итоге связывает их с поверхностью. Поэтому общение на оперативной скорости и глубине крайне желательно.
В настоящее время только радиопередача на крайне низкой частоте (ELF) менее 100 Гц способна обеспечить связь на скорости и глубине. Скорости передачи данных ELF очень низки, порядка одного бита в минуту, из-за очень низкой полосы пропускания, высокого уровня шума и сложности генерации мощных сигналов. Также используется радиопередача на частотах в несколько кГц (очень низкая частота, VLF), обеспечивающая скорость передачи данных около 50 бит / с; однако проникновение таких сигналов в морскую воду значительно ограничивается глубиной.
Применение нейтрино для связи и навигации до 2009 года считалось неосуществимым подходом. Первая передача информации при помощи нейтринной связи произошла в 2012 г. в лаборатории Ферми. После этого проблема нейтринной навигации была пересмотрена с учетом последних технологических достижений. Недавно несколько работ показали, что пучок нейтрино из накопителя мюонов может быть обнаружен датчиками, установленными на корпусе подводной лодки. Это позволило бы установить одностороннюю линию связи на скорости и глубине со скоростями передачи данных в диапазоне от 1 до 100 бит / с, улучшив текущее решение на основе ELF и VLF с коэффициентом от 1 до 3 порядков.
В 2009 году были предложены и запатентованы первые концепции навигации, основанные на обнаружении нейтрино, приходящих с Солнца. Предложенный метод включает измерение угла прихода нейтрино, испускаемого источником, и пометку измерений нейтрино с использованием точных часов. Способ и система дополнительно включают в себя обработку помеченных измерений нейтрино посредством вычислительной модели генератора нейтрино и объединение обработанных измерений с навигационными средствами для предоставления информации о местоположении. Система и способ в соответствии с вариантом осуществления измеряют угол прихода нейтрино, генерируемых Солнцем, таким образом получая навигационную информацию, об объектах, которые находятся глубоко под землей или под водой. Кроме того, система обеспечивает надежную навигацию без смещения в отсутствие других распространенных навигационных систем, таких как системы глобального позиционирования (GPS / Глонасс / Galileo).