Globalni sustav pozicioniranja, GPS je koristan i svestran navigacijski alat s brojnim primjenama, od sigurnijeg putovanja zrakoplovom do mapiranja lokacije u stvarnom vremenu. Međutim, GPS ima i neka ograničenja: signali su slabiji na višim geografskim širinama i mogu se ometati, krivotvoriti i reflektirati od raznih površina, a poznato je i da signali ne prolaze kroz zgrade, stijene ili vodu.

Bežična navigacija pod zemljom

No, istraživačima Sveučilišta u Tokiju nedavno je uspjelo ono što nije nikome prije: upotrijebili su superbrze, subatomske čestice poznate kao mioni za bežičnu navigaciju pod zemljom. Koristili su zemaljske postaje koje detektiraju mione i koordinirali ih s podzemnim prijemnikom koji otkriva mione kako bi odredili lokaciju prijemnika u podrumu šesterokatnice.

Mioni postoje samo 2,2 mikrosekunde, ali budući da u vakuumu putuju brzinom svjetlosti, odnosno 300.000 kilometara u sekundi, imaju dovoljno vremena da iz atmosfere stignu do Zemlje i prodru duboko u zemlju.

Sustav za pozicioniranje

Mioni su nam posljednjih godina omogućili da pogledamo duboko u vulkane, zavirimo kroz piramide i vidimo unutar ciklona. Koristeći mione Japanci su sada razvili sustav za pozicioniranje (muPS), novu vrstu GPS-a koji radi pod zemljom, u zatvorenom i pod vodom.

Glavna je novost rješenje, predstavljeno u časopisu Cell: prijamnik se sa zemaljskom stanicom ne povezuje žicom, što je uvelike ograničavalo kretanje, već koristi visoko precizne kvarcne satove za sinkronizaciju zemaljskih stanica s prijamnikom. Četiri parametra koje pružaju referentne stanice plus sinkronizirani satovi koji se koriste za mjerenje "vremena leta" miona omogućuju određivanje koordinata prijemnika.

Sinkronizacija vremena

Testovi navigacijskih sposobnost pokazali su da je MuWNS točan između dva i 25 metara, s rasponom do 100 metara, ovisno o dubini i brzini kretanja prijemnika. To je jednako dobro, ako ne i bolje od GPS pozicioniranja u jednoj točki iznad zemlje u urbanim područjima, kažu istraživači. To je još uvijek daleko od praktične razine.

Ključ poželjne točnosti navigacije do jednog metra je sinkronizacija vremena. Idealna varijanta uključuje atomske satove na čipu (CSAC) koji su dva reda veličine bolji od kvarcnih satova koji se trenutno koriste, ali su zasad preskupi.

Pod zemljom i vodom

Budući da je GPS neučinkovit u stijenama i vodi, MuWNS bi se jednog dana mogao koristiti za navigaciju robota koji rade pod vodom ili za vođenje autonomnih vozila ispod zemlje.

Osim atomskog sata, sve ostale elektroničke komponente MuWNS-a već se sada mogu minijaturizirati pa se istraživači nadaju da će ih se s vremenom ugrađivati u ručne uređaje poput telefona. A to bi onda bilo od velike koristi u hitnim situacijama poput urušavanja zgrada ili rudnika jer bi tako opremljeni uređaji mogli brzo i precizno navoditi timove za potragu i spašavanje.