Os pesquisadores do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA (NRL) desenvolveram uma nova ferramenta de navegação chamada Interferômetro de feixe atômico contínuo resfriado em 3D. Esta tecnologia é baseada em um feixe frio e contínuo de átomos e tem como objetivo explorar sistemas de medição inercial baseados em interferometria atômica. O objetivo é reduzir a deriva nos sistemas de navegação naval.
A navegação inercial é uma técnica de navegação independente que usa medidas fornecidas por acelerômetros e giroscópios para rastrear a posição e orientação de um objeto em relação a um ponto de partida, orientação e velocidade conhecidos. A navegação inercial quântica é um novo campo de pesquisa e desenvolvimento que pode aumentar significativamente a precisão da medição inercial.
“Nosso interferômetro opera em um regime diferente da maioria das outras implementações modernas de um interferômetro atômico”, disse Jonathan Kwolek, Ph.D., físico pesquisador da Seção de Óptica Quântica do NRL da Divisão de Ciências Ópticas. “Ao operar com átomos frios e contínuos, abrimos as portas para uma série de vantagens, bem como para novas técnicas de medição. Em última análise, gostaríamos de usar esta tecnologia para melhorar os sistemas de navegação inercial, reduzindo assim a nossa dependência do GPS.”
Ao aproveitar as propriedades exclusivas da fonte atômica, o interferômetro de feixe atômico contínuo resfriado em 3D é capaz de alcançar alto contraste de medição, baixo ruído e melhor tratamento de variações no ambiente do sensor. Com tais capacidades, esta tecnologia tem o potencial de ajudar a Marinha a operar em ambientes onde o GPS é negado e a superar as limitações à precisão do GPS.
A tecnologia pode ser particularmente útil em situações em que os erros na estimativa de localização se acumulam ao longo do tempo, levando à perda de informações precisas de posição. Os atuais sistemas de navegação inercial disponíveis comercialmente podem navegar com um acúmulo de erros de aproximadamente uma milha náutica em 360 horas. O NRL pretende desenvolver novas tecnologias que possam ajudar a prolongar a duração da missão, minimizando o desvio de navegação.
“O campo da navegação inercial visa fornecer informações de navegação em qualquer lugar onde o GPS não esteja disponível”, disse o Diretor Associado de Pesquisa para Sistemas do NRL, Dr. Gerald Borsuk. “O advento da interferometria atômica permite uma nova abordagem na detecção inercial, que tem o potencial de resolver algumas das deficiências nas atuais tecnologias de ponta.”
O GPS tornou-se uma parte indispensável do nosso mundo civil e militar, com a sua capacidade de fornecer informações de posição e cronometragem de alta precisão em todo o mundo. No entanto, existem certos ambientes onde não funciona, como debaixo d’água ou no espaço. Além disso, há uma preocupação crescente sobre a ameaça à disponibilidade do GPS através de interferências, falsificações ou guerra anti-satélite.
“Em um mundo ideal, nós nos protegemos contra a perda da navegação convencional criando os melhores navegadores inerciais que pudermos”, Kwolek disse. “Isso é para garantir que a perda do GPS não permita que nossos navios se percam no meio do território inimigo.”
Embora inicialmente projetado para uso militar, o GPS foi adaptado para fins de navegação civil. Da aviação comercial aos dispositivos portáteis, o GPS tornou-se uma ferramenta indispensável para navegação e cronometragem.
Com uma constelação de 32 satélites orbitando a Terra, o GPS fornece dados precisos para usuários militares e civis em todo o mundo. No entanto, apesar do progresso significativo alcançado na tecnologia GPS ao longo dos anos, a Marinha ainda emprega sistemas de navegação inercial otimizados para evitar a dependência total do GPS, mitigando assim os riscos.
“Na era moderna, o NRL é uma das várias organizações de pesquisa que abordam os desafios da navegação inercial naval,” disse Adam Black, Ph.D., chefe da seção de óptica quântica da NRL. “O laboratório está aproveitando técnicas atômicas e ópticas avançadas para inventar novas arquiteturas para medição inercial que prometem navegação precisa de plataformas dinâmicas da Marinha.”
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