发射卫星：量子传感器有望实现未来无GPS导航

发射卫星：量子传感器有望实现未来无GPS导航

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桑迪亚国家实验室设计和制造的一种紧凑型设备可能成为下一代导航系统的关键部件。（布雷特·拉特摄）

不要；不要让钛金属墙或蓝宝石窗骗了你。它；是什么；它就在这个小而奇特的设备的内部，有朝一日它可能会开启一个新的导航时代。
9 x" l) m  c" F3 \) j! k一年多来，鳄梨大小的真空室一直在合适的条件下容纳着一团原子，用于精确的导航测量。它是第一个足够小、节能和可靠的设备，可以潜在地移动量子传感器&mdash；利用量子力学超越传统技术的传感器；桑迪亚国家实验室的科学家Peter Schwindt说。
5 x7 x/ f4 O. {; T0 C) VSandia将该舱开发为未来导航系统的核心技术；他说：不要依赖GPS卫星。今年早些时候，《AVS量子科学》杂志对其进行了描述。
世界上无数的设备都使用GPS进行寻路。它；这是可能的，因为原子钟以极其精确的计时而闻名，它使卫星网络完全同步。
, {7 a) K* h) U2 c, u& e但Schwindt说，GPS信号可能会被干扰或欺骗，可能会使商用车和军用车的导航系统失效。
' o7 [3 {! s+ @$ v  I. z因此，Schwindt表示，未来的飞行器可能会跟踪自己的位置，而不是依赖卫星。他们可以用像原子钟一样精确的机载设备来实现这一点，但这种设备通过将激光照射到像桑迪亚所包含的铷气体小云中来测量加速度和旋转。
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桑迪亚国家实验室科学家Peter Schwindt（左）和博士后科学家Bethany Little检查装在黄色3D打印支架中的真空包装。（Bret Latter拍摄）点击缩略图即可获得高分辨率图像。
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3 f; P0 h( U2 l, ^5 N0 V" |- z1 r紧凑性是现实应用程序的关键
原子加速度计和陀螺仪已经存在，但它们；体积太大，耗电量太大，无法在飞机上使用；的导航系统。这；因为他们需要一个大的真空系统来工作，这个系统需要数千伏的电。
&ldquo；量子传感器是一个不断发展的领域，有很多应用可以在实验室中进行演示。”；桑迪亚的博士后科学家Bethany Little说&ldquo；但当你把它转移到现实世界中时，你必须解决很多问题。二是使传感器紧凑耐用。物理发生在一立方厘米（0.06立方英寸）的体积中，所以任何大于这个体积的东西都是浪费空间&rdquo；
$ C. G* m. {7 I7 V% q利特尔说，她的团队已经证明，量子传感可以在没有高功率真空系统的情况下工作。这在不牺牲可靠性的情况下将封装缩小到实用的尺寸。
一对被称为吸气器的设备使用化学反应来束缚入侵者，而不是一个电动真空泵，它可以带走泄漏并破坏测量结果的分子。每个吸气器大约有铅笔橡皮擦大小，所以它们可以塞在从钛包装中伸出的两个窄管内。它们也可以在没有电源的情况下工作。
; Z, d- }/ B  C: G" L, [为了进一步阻挡污染物，Schwindt与桑迪亚材料科学家合作，用钛和蓝宝石建造了这个腔室。这些材料特别擅长阻挡氦气等气体，氦气可以挤压不锈钢和Pyrex玻璃。资金由Sandia提供；的实验室指导的研发计划。
建造需要复杂的制造技术，桑迪亚已经磨练了这些技术，将先进的核武器部件材料粘合在一起。就像核武器一样，钛室必须可靠地工作多年。
* Q+ Y8 x0 g4 u6 B5 p5 ]桑迪亚团队正在继续监测该设备。他们的目标是将其密封并运行五年，这是表明该技术已准备好投入使用的一个重要里程碑。与此同时，他们；重新探索简化制造的方法。（资料来源：桑迪亚国家实验室）