Учеными предложена космическая технология хронометража

Новая технология, описанная исследователями Токийского университета, предназначена для решения обеих этих проблем. Она получила название космической синхронизации времени (CTS), и будет отслеживать космические лучи в небе для работы.

Космические лучи постоянно приходят из глубокого космоса, и при достижении Земли взаимодействуют с частицами в атмосфере, превращая их в поток других частиц. Одной из образующихся частиц являются мюоны, обладающие высокой энергией, позволяющей им проходить сквозь большую часть материи, поэтому они проникают на несколько километров вглубь поверхности Земли и океанов.

Система CTS будет использовать детекторы мюонов для чрезвычайно точной синхронизации ряда часов, даже если некоторые из них будут находиться под землей или под водой. Процесс начинается на высоте около 15 км (9 миль), где космические лучи впервые взаимодействуют с атмосферой и производят поток частиц, в том числе мюонов. Эти мюоны, каждый из которых имеет определенную сигнатуру, основанную на конкретном событии космических лучей, которое их породило, могут распространяться на площади в несколько квадратных километров, и любые устройства CTS в этом диапазоне будут синхронизированы с одним и тем же потоком с точностью менее 100 наносекунд.

Может показаться, что этот метод основан на большом количестве случайностей, например, попытка синхронизировать удары молнии, но команда говорит, что эти удары космических лучей происходят чрезвычайно часто по всей планете — около 100 раз в час на каждый квадратный километр земли. Это означает, что сеть систем CTS может обслуживать большую часть мира, включая места, недоступные для GPS.

По словам команды, есть и другие преимущества. CTS намного дешевле, чем GPS: детекторы мюонов стоят всего 100 долларов США каждый, вместо сотен тысяч для атомных часов. А поскольку комические лучи невозможно создать искусственно, системы CTS должны быть гораздо более защищены от взлома, чем GPS.

«Принцип надежен, а технология, детекторы и электроника синхронизации уже существуют. Таким образом, мы смогли реализовать идею относительно быстро», — сказал Хироюки Танака, ведущий автор исследования. «Синхронизация времени на основе спутников имеет так много слепых зон на полюсах, в горных районах или под водой, например, а CTS может заполнить эти пробелы и многое другое».

Команда признает, что широкое внедрение технологии может быть серьезным препятствием, но оно может начаться в районах, где GPS не работает.

Исследование было опубликовано в журнале Scientific Reports.