뮤메트릭 내비게이션

Muometric navigation

뮤메트릭 항법은 우주선 뮤온과 다른 우주 입자를 이용한 위치 설정, 항법 및 타이밍입니다.[1]

위치와 시간이 잘 알려진 GNSS 위성으로 위치를 파악할 수 있습니다.GNSS는 선박과 비행기를 항해하는 데 매우 중요한 정부 기관에서 자주 사용되지만 신호가 쉽게 걸려 스푸핑될 수 있습니다.[2]2020년 다나카 히로유키는 GNSS로부터 우주 광선 뮤온으로 수신기의 위치를 파악하는 완전히 새로운 접근법을 개발했습니다.[3][4][5]

뮤오메트릭 기술에는 뮤오메트릭 포지셔닝 시스템(muPS),[6] 뮤오메트릭 무선 내비게이션 시스템(muWNS)[7] 또는 muPS 무선 내비게이션 시스템(muWNS),[1] 우주 시간 동기화기(CTS)[8] 및 우주 시간 교정기(CTC)가 포함됩니다.[9]

포지셔닝 및 탐색

뮤오메트릭 위치 설정 및 항법 기술은 기준 검출기와 보통 실내, 지하 또는 수중에 위치한 수신기 검출기 사이의 상대론적 우주선 뮤온의 비행 시간을 기반으로 합니다.[10]GNSS 신호를 받는 대신, 그들은 우주선 뮤온을 탐지합니다.3개 이상의 기준 검출기가 알려진 위치와 시간 기준으로 배치됩니다.[11]GNSS와 마찬가지로 참조 수신기와 수신기 사이의 클럭은 잘 동기화되어야 합니다.[1]이 기술은 GNSS와 달리 이러한 위성의 궤도 제약으로 인해 GNSS 위성 접근이 제한되는 북극 지역에서[12] 항법이 가능합니다.[2]

초기 프로토타입은 정확한 시간 동기화를 위해 수신기와 각 기준 검출기 사이의 배선이 필요했습니다.그러나 이 구성은 시스템의 적용 가능 범위를 제한했습니다.[4]이 초기 시스템의 성공에서 벗어나 와이어 없이 길을 찾을 수 있는 방법을 찾으려는 노력은 와이어를 시계로 대체했습니다. muWNS는 예를 들어 터널 안,[14] 건물 또는 광산 붕괴에 위치를 지정하여 수중 및 지하에서[13] 로봇을 안내하는 구조 팀에 적용될 것으로 예상됩니다.[15]

실내 뮤오메트릭 측위 정확도는 2023년 기준 3.9cm입니다.[16]

타이밍.

정확한 시간 기록을 위해서는 일반적으로 GNSS와 원자 시계 시스템이 필요하지만, 비용이 많이 들고 실내, 지하 또는 수중 지역에서는 사용할 수 없습니다.[17]또한 GNSS는 사이버 공격과 혼란에 취약합니다.[18]이를 해결하기 위해 우주 입자를 이용한 방법을 제안하여 시간을 정확하게 추적하였습니다.[17]우주 광선은 대기 중에서 충돌하여 입자 샤워를 생성합니다.[19]이러한 소나기 속 뮤온들은 빛의 속도에 가깝게 이동하고 대기권을 통과하면서 퍼져나갑니다.그들은 거의 동시에 땅에 닿기 때문에, 이 뮤온들이 제공하는 정보를 공유함으로써, 시계가 동기화될 수 있습니다.[20]최근의 시연은 60m 거리에서 수십 나노초의 동기화 정밀도를 보여주었습니다.[21]

이 우주 시간 동기화 방식에서 생성된 랜덤 타임스탬프는 안전한 데이터 전송을 위해 랜덤 숫자를 생성하는 데 차례로 사용될 수 있습니다.[22]송신자와 수신자는 타임스탬프에서 진정한 랜덤 암호 키를 생성하기 위해 동일한 뮤온을 사용합니다.송신자와 수신자가 서로 10미터 이내의 검출기 사이의 거리로부터 계산한 정확한 시간 지연에 근거하여,[23] 수신자는 송신자와 수신자 사이에서 직접 키를 교환할 필요 없이 개인 키를 알고 있습니다.[22]애플리케이션의 범위는 안전한 클라우드 스토리지, 통신, 가상 통화 생성에 이르기까지 다양합니다.[23]

참고문헌

  1. ^ a b c By (2023-06-20). "Cosmic Ray Navigation". Hackaday. Retrieved 2023-10-03.
  2. ^ a b Saballa, Joe (2021-11-25). "US Navy Developing Satellite-Independent Navigation System". The Defense Post. Retrieved 2023-10-03.
  3. ^ "What is a muometric positioning system (muPS) for underwater and underground applications?". www.linkedin.com. Retrieved 2023-10-03.
  4. ^ a b "Positioning system uses cosmic muons to navigate underground". Physics World. 2023-07-11. Retrieved 2023-10-03.
  5. ^ "Muometric positioning system (μPS) with cosmic muons as a new underwater and underground positioning technique". Scientific Reports. 2020-11-03. Retrieved 2023-10-03.
  6. ^ "Suomalaiset mukana kehittämässä uutta vedenalaista paikannusjärjestelmää Oulun yliopisto". www.sttinfo.fi (in Finnish). Retrieved 2023-10-03.
  7. ^ Svitlyk, Yuri. "All about the new MuWNS navigation system: Works underground and underwater".
  8. ^ McRae, Mike (2022-05-14). "This Cosmic Timekeeping Method Proposes to Synchronize All Clocks on Earth". ScienceAlert. Retrieved 2023-10-03.
  9. ^ Tanaka, Hiroyuki K.M. (2023-01-04). "Cosmic Time Calibrator for Wireless Sensor Network". dx.doi.org. doi:10.21203/rs.3.rs-2420301/v1. Retrieved 2023-10-03.
  10. ^ Brahambhatt, Rupendra (2023-06-20). "GPS-like tech based on cosmic ray particles can navigate underground and underwater". ZME Science. Retrieved 2023-10-03.
  11. ^ "How can cosmic ray muons be used to replace GNSS for positioning information in 3D on Earth and underwater?". Space Exploration Stack Exchange. Retrieved 2023-10-03.
  12. ^ Hambling, David. "US Navy is developing GPS that uses cosmic rays to navigate the Arctic". New Scientist. Retrieved 2023-10-03.
  13. ^ Ouellette, Jennifer (2023-06-17). "Scientists conduct first test of a wireless cosmic ray navigation system". Ars Technica. Retrieved 2023-10-03.
  14. ^ Reisch, Felipe (Nov 23, 2021). "How Science Is Finding Ways To Navigate In GPS-Denied Environments".
  15. ^ "Navigating underground with cosmic-ray muons" (Press release). International Muography Cooperative Research Organization. June 16, 2023. Retrieved 2023-10-03 – via The National Tribune.
  16. ^ Varga, Dezso; Tanaka, Hiroyuki (2023). "Developments of a centimeter-level precise muometric wireless navigation system (MuWNS-V) and its first demonstration using directional information from tracking detectors". arXiv:2308.10108v1 [physics.ins-det].
  17. ^ a b "Cosmic timekeeping tech works underground or underwater". New Atlas. 2022-05-10. Retrieved 2023-10-03.
  18. ^ Johnston, Scott Alan (2022-05-15). "Cosmic Rays can Help Keep the World's Clocks in Sync". Universe Today. Retrieved 2023-10-03.
  19. ^ Alaieva, Liliia (2022-05-16). "Scientists have invented a new way to keep the clocks". The Universe. Space. Tech. Retrieved 2023-10-03.
  20. ^ "Keeping time with cosmos". The National Tribune. 2022-05-09. Retrieved 2023-10-03.
  21. ^ "CTS". fraternise.inrim.it. Retrieved 2023-10-03.
  22. ^ a b "Cosmic-ray muons used to create cryptography system". Physics World. January 16, 2023. Retrieved 2023-10-03.
  23. ^ a b "COSMOCATS: The future of encryption and key storage". Research Square. 2023-08-15. Retrieved 2023-10-03.