W nowoczesnej wojnie i zaawansowanej nawigacji największa przewaga coraz częściej nie wynika już z samej prędkości, zasięgu czy mocy głowicy. Równie ważne staje się to, czy system potrafi działać wtedy, kiedy ktoś odetnie go od najwygodniejszego źródła orientacji w przestrzeni, o czym niedawno przypomniały starania Chińczyków w zakresie wzmacniania dronów latających. Właśnie dlatego od kilku lat (a zwłaszcza ostatnich miesiącach) tak wiele mówi się nie tylko o nowych rakietach, dronach i okrętach, ale też o technologiach, które mają pozwolić im “nie zgubić się” po utracie wiarygodnego kontaktu z satelitami. Chiny również biorą udział w tym wyścigu, a tym razem odniosły sukces na poletku zegarów jądrowych, czyli urządzeń, które w przyszłości mogłyby poprawić autonomiczną nawigację tam, gdzie GPS bywa zagłuszany, fałszowany albo po prostu nie działa.
W tej historii najważniejszy nie jest sygnał, ale czas
GPS jest w gruncie rzeczy systemem czasu i dopiero potem systemem lokalizacji. Odbiornik określa pozycję dlatego, że porównuje moment nadejścia sygnałów z satelitów, a za całym mechanizmem stoi ekstremalnie precyzyjne odmierzanie czasu. W efekcie im lepszy jest zegar, tym mniejszy błąd w wyliczeniu pozycji i dlatego właśnie wszelkie prace nad kolejną generacją zegarów mają znaczenie nie tylko dla laboratoriów, ale też dla nawigacji, łączności i całej infrastruktury zależnej od precyzyjnego mierzenia upływu czasu.
Czytaj też: Wojny nie wygrywa się samym pancerzem i działem. Te 9 pojazdów wojskowych pokazało to najlepiej
Zegary jądrowe są tu kuszące, bo zamiast opierać się na przejściach elektronów, jak klasyczne zegary atomowe, miałyby wykorzystywać zjawiska zachodzące w samym jądrze atomu. To akurat ważne z tego powodu, że takie jądro jest znacznie słabiej podatne na zakłócenia zewnętrzne, a więc teoretycznie może zapewnić jeszcze wyższą stabilność. Takie konstrukcje mogą być dokładniejsze od dzisiejszych zegarów atomowych i w przyszłości poprawić między innymi systemy nawigacyjne działające zarówno z GPS, jak i bez niego.
Czytaj też: Japonia jaką znamy się kończy. Kamikadze wracają
Sam pomysł na zegary atomowe wykorzystywane do nawigacji jest atrakcyjny dlatego, że GPS ma swoje ograniczenia nie tylko w strefie walki elektronicznej. Sygnały GPS nie są bowiem odbierane pod wodą ani pod ziemią, a dodatkowo mogą być degradowane albo zagłuszane. Jeszcze gorzej wygląda to wtedy, gdy przeciwnik nie tylko zagłusza sygnał, ale go fałszuje, co z kolei może wprowadzić odbiornik w błąd co do pozycji i czasu. Właśnie dlatego zresztą tak ważna staje się nawigacja inercyjna i zliczeniowa. Tego typu systemy potrafią działać samodzielnie po ustaleniu pozycji początkowej, ale ich dokładność z czasem się pogarsza. Lepszy zegar nie likwiduje więc całego problemu, ale może ograniczyć tempo narastania błędu. Dla okrętu podwodnego, pocisku dalekiego zasięgu czy sondy kosmicznej to różnica między systemem, który tylko “jakoś sobie radzi”, a takim, który utrzymuje orientację znacznie dłużej bez zewnętrznej korekty.
Dlaczego chiński kryształ ma znaczenie?
Temat wraca dziś dlatego, że chiński zespół z Xinjiangu opracował kryształ, który potrafi przesunąć światło lasera do rekordowo krótkiej długości fali rzędu 145,2 nm. To wynik lepszy od wcześniejszych materiałów, które zatrzymywały się w okolicach 150 nm. Problem polega na tym, że dla toru-229, czyli najważniejszego dziś kandydata do zegara jądrowego, trzeba wejść w bardzo trudny obszar próżniowego ultrafioletu, mniej więcej przy 148,3-148,4 nm. W praktyce oznacza to, że nie mamy jeszcze gotowego “zegara w pudełku”, ale mamy kolejny dowód, że inżynierowie zaczynają naprawdę panować nad zakresem długości fal, który jeszcze niedawno był wyjątkowo niewygodny z punktu widzenia samej technologii.
Czytaj też: Ukraina opracowała broń-marzenie. Co wyjątkowego tkwi w nowym FP-9?
Nowy kryształ nie zastąpi więc jeszcze całego systemu nawigacyjnego, nie rozwiąże sam z siebie problemu integracji z platformą bojową i nie da od razu miniaturowego zegara odpornego na warunki pola walki. Stanowi to raczej kolejny element bardzo długiego łańcucha, w którym obok materiałów optycznych potrzebne są jeszcze odpowiednie lasery, detektory, układy odczytu i stabilne środowisko pracy. Temat łączy się zresztą z naszymi wcześniejszymi artykułami o kwantowej nawigacji inercyjnej, o dronach trafiających do celu bez satelitów oraz o samym torze-229 i zegarze jądrowym. Co spina je wszystkie? Przede wszystkim to, że nie chodzi już tylko o budowanie lepszych platform, ale o uniezależnianie ich od zewnętrznego sygnału.
