Çin’den dikkat çeken proje: Nükleer saatler sayesinde GPS’siz navigasyon mümkün olabilir

Küresel konumlama sistemleri (GPS), bugün çağdaş navigasyonun temelini oluşturuyor. Akıllı telefonlardan askeri sistemlere kadar pek çok teknolojide kullanılan bu sistemler, uydulardan gelen sinyallerin ulaşma mühletini ölçerek pozisyon belirliyor. Fakat bu yaklaşımın doğası gereği birtakım kritik sınırlamaları bulunuyor. GPS sinyalleri kolaylıkla karıştırılabiliyor (jamming) ya da düzmece sinyallerle yanıltılabiliyor (spoofing); ayrıyeten su altında yahut yer altında tesirli biçimde çalışamıyor. Bu yüzden bilim insanları uzun müddettir GPS’e alternatif olabilecek, bilhassa dış sinyallere bağımlı olmayan yeni navigasyon usulleri üzerinde çalışıyor.

Çin’deki Xinjiang Üniversitesi’nden araştırmacılar tarafından geliştirilen yeni bir kristal, bu alandaki en kıymetli eksiklerden birine tahlil sunabilir. Araştırma takımı, son derece hassas “nükleer saatlerin” geliştirilmesinde kullanılabilecek, morötesi (UV) ışık üretebilen yeni bir kristal geliştirdiklerini açıkladı. Bu cins saatler, bilhassa denizaltılar ve derin uzay araçları üzere GPS sinyallerinin erişemediği ortamlarda navigasyon için kritik bir rol oynayabilir.

Navigasyon sistemlerinin temelinde aslında vakit ölçümü yatıyor. Örneğin bir akıllı telefon, uydulardan gelen sinyallerin ne kadar müddette ulaştığını hesaplayarak pozisyonunu belirliyor. Bu da kullanılan saat ne kadar hassassa, pozisyon belirlemenin de o kadar yanlışsız olacağı manasına geliyor. Bu nedenle modern sistemlerde atom saatleri kullanılıyor. Atom saatleri, atomların etrafındaki elektronların titreşimlerini ölçerek vakti son derece hassas biçimde hesaplayabiliyor.

Nükleer Saatler, Atom Saatlerinden 1000 Kat Daha Hassas Olabilir

Ancak bilim beşerlerine nazaran bir sonraki adım olan “nükleer saatler”, bu teknolojiyi çok daha ileri taşıyabilir. Nükleer saatler, elektronlar yerine atom çekirdeğinin titreşimlerini baz alıyor. Çekirdekler, elektronlara kıyasla çevresel faktörlerden çok daha az etkileniyor; sıcaklık değişimleri, manyetik alanlar ya da titreşimler bu sistemleri daha az bozuyor. Bu da teorik olarak nükleer saatlerin atom saatlerinden 10 ila 1000 kat daha hassas olabileceği manasına geliyor.

Bu noktada devreye Toryum-229 izotopu giriyor. Bu elementin çekirdeği, başkalarına kıyasla epeyce düşük güç düzeylerinde titreştiği için ölçülmesi daha mümkün görülüyor. Fakat bu titreşimleri gözlemlemek için yaklaşık 148.3 nanometre dalga uzunluğunda son derece hassas UV lazerler gerekiyor. İşte yeni geliştirilen kristal tam olarak bu sorunu çözmeye odaklanıyor. Araştırma grubuna nazaran bu yeni kristal, lazer ışığını 145.2 nanometre dalga uzunluğuna kadar düşürebiliyor. Birinci sefer 150 nanometrenin altına inerek değerli bir eşiği aşan araştırmacılar, artık tam olarak hedeflenen dalga uzunluğunu sabit formda tutturmak için sistemi kusursuzlaştırmaya çalışıyor. Bu gelişme, nükleer saatlerin pratik kullanımına bir adım daha yaklaştığımızı gösteriyor.

Eğer bu teknoloji büsbütün olgunlaşırsa sürat, taraf ve geçen mühlete bakarak pozisyon hesaplayan sistemler çok daha hassas hâle gelebilir. Bu da bilhassa denizaltılar için büyük bir avantaj sağlar. Günümüzde denizaltılar GPS kullanmak için yüzeye çıkmak zorunda kalıyor ve bu da onları savunmasız bırakıyor. Nükleer saat tabanlı bir sistem ise su altında kesintisiz ve inançlı navigasyon imkânı sunabilir.

Bununla birlikte bu teknolojinin tesiri yalnızca denizaltılarla sonlu kalmayabilir. GPS sinyallerine bağımlı olmayan füze sistemleri, karıştırma teşebbüslerine karşı çok daha sağlam hâle gelebilir. Uzay araştırmaları tarafında ise derin uzay vazifelerinde, Dünya’dan gelen sinyallere gereksinim duymadan otonom navigasyon mümkün olabilir. Hatta teorik olarak yıldızlar, pulsarlar ya da radyo sinyalleri üzere doğal referans noktaları da bu sistemlerle birlikte kullanılabilir.

Kaynak : Donanimhaber