Przez lata GPS był podstawą nawigacji – korzystają z niego samoloty, statki, samochody, wojsko i miliony użytkowników telefonów. Problem w tym, że system jest podatny na zakłócenia, a podczas konfliktów zbrojnych sygnał GPS może być celowo zagłuszany. Naukowcy pracują więc nad rozwiązaniami, które pozwolą określać położenie bez korzystania z klasycznego GPS. Co ciekawe, część z nich wykorzystuje naturalne pole magnetyczne Ziemi, a inne sygnały wysyłane przez satelity i maszty telefonii komórkowej.
Pole magnetyczne Ziemi zamiast GPS
Jednym z najbardziej obiecujących pomysłów jest tzw. MagNav, czyli nawigacja magnetyczna. Ziemia nie ma bowiem idealnie jednorodnego pola magnetycznego. Różnice wynikają m.in. ze zróżnicowania skał znajdujących się w jej skorupie. Samolot wyposażony w bardzo czuły magnetometr może wykrywać te niewielkie anomalie i porównywać je z mapą pola magnetycznego. W ten sposób system może ustalić, gdzie dokładnie znajduje się maszyna. Co ważne, metoda może działać zarówno nad lądem, jak i nad morzem oraz nie zależy od światła dziennego czy zachmurzenia.
Australijska firma Q-CTRL zaprezentowała w ubiegłym roku system wykorzystujący optycznie pompowany magnetometr. Urządzenie wykorzystuje m.in. laser i atomy rubidu do niezwykle precyzyjnego pomiaru pola magnetycznego.
Jeszcze inną technologię rozwija kanadyjska firma SBQuantum. Jej magnetometr wykorzystuje diament z tzw. centrami azotowo-wakancyjnymi. Pozwala on mierzyć nie tylko siłę pola magnetycznego, ale również jego kierunek. Problemem pozostaje jednak jakość map pola magnetycznego Ziemi. Potrzebne są znacznie dokładniejsze i ujednolicone dane obejmujące cały świat.
Satelity mogą zdradzić pozycję bez GPS
Drugim kierunkiem są tzw. „signals of opportunity”, czyli sygnały radiowe wysyłane przez satelity do innych celów. Naukowcy analizują m.in. efekt Dopplera. Kiedy satelita zbliża się do odbiornika, częstotliwość jego sygnału zmienia się, a następnie ponownie zmienia, gdy satelita się oddala. Na podstawie tych zmian i informacji o orbicie można obliczyć położenie odbiornika.
W sierpniu 2024 roku system Matrix opracowany przez ASPIN Lab wykorzystał sygnały 21 satelitów Starlink i OneWeb podczas testu na statku w pobliżu zachodniej Grenlandii. System określił jego pozycję z błędem wynoszącym zaledwie około 27 metrów.
Naukowcy pracują już nad dalszym zwiększeniem dokładności. W przyszłości połączenie pomiarów Dopplera z informacjami o odległości od kilku satelitów może pozwolić określać pozycję z dokładnością nawet około dwóch metrów.
Przeczytaj też: Koniec z dopłatami za bagaż podręczny? UE szykuje duże zmiany dla pasażerów
Pomóc mogą nawet maszty telefonii komórkowej
Na tym pomysły się nie kończą. Matrix testowano również z wykorzystaniem sygnałów emitowanych przez maszty telefonii komórkowej. System miał pomagać w nawigacji samolotu, analizując niewielkie zmiany sygnałów.
Oznacza to, że w przyszłości GPS może mieć coraz więcej uzupełniających go systemów. Pole magnetyczne Ziemi, satelity Starlink i OneWeb czy sieci telefonii komórkowej mogą stworzyć dodatkową warstwę nawigacji, szczególnie ważną wtedy, gdy tradycyjny sygnał satelitarny zostanie zakłócony – pisze economist.com.
Do pełnego zastąpienia GPS droga jest jeszcze daleka, ale technologie, które jeszcze niedawno były eksperymentami laboratoryjnymi, zaczynają osiągać dokładność pozwalającą myśleć o ich praktycznym zastosowaniu.