This post is also available in:
English (אנגלית)
טכנולוגיית GPS היא עמוד השדרה של מערכות ניווט, החל מסמארטפונים ועד כטב"מים. טכנולוגיה זו מסתמכת על שעונים אטומיים בלוויינים כדי לספק נתוני מיקום מדויקים ברמת כמה מטרים. כעת, צוות של מדענים פועל לשיפור דיוק זה באופן משמעותי, פוטנציאלית לרמת כמה סנטימטרים בודדים, מה שיועיל למערכות ניווט מאוד.
המפתח להשגת דיוק גבוה זה טמון בהחלפת השעונים האטומיים הנוכחיים עם שעונים אטומיים אופטיים, אשר מציעים שיפור יוצא דופן דיוק השעון. בעוד שהשעונים האטומיים המסורתיים מדויקים לשנייה אחת במיליוני שנים, שעונים אטומיים אופטיים יכולים להגיע לשגיאה של שנייה אחת במיליארדי שנים. על פי מינגהאו צ'י, פרופסור להנדסת חשמל ומחשבים באוניברסיטת פרדו, שינוי זה ברמת הדיוק פירושו שמערכות GPS יהיו מדויקות עד לרמת הסנטימטר.
עם זאת, שעונים אטומיים אופטיים, כפי שהם קיימים כיום, הם מגושמים, וגודלם הוא כמה מטרים רבועים בסביבת מעבדה. זה הופך אותם לבלתי מעשיים לשימוש בלוויינים או במכשירים ניידים כמו סמארטפונים. כדי להתמודד עם אתגר זה, חוקרים מאוניברסיטת פרדו ובאוניברסיטת צ'אלמרס לטכנולוגיה פיתחו פתרון פורץ דרך שיכול למזער את השעונים האלה מבלי להתפשר על הדיוק שלהם.
על פי Interesting Engineering, החידוש העיקרי הוא השימוש במיקרו-מסרקים, מכשירים זעירים מבוססי שבב המסוגלים ליצור ספקטרום של תדרים אור במרווחים שווים. מיקרו-מסרקים אלה מסייעים להמיר את התנודות בתדר גבוה במיוחד של שעונים אטומיים אופטיים לתדרים נמוכים יותר, הקלים יותר לניהול. על ידי נעילה של אחד התדרים של המיקרו-מסרק ללייזר, אשר מסונכרן לאחר מכן עם תנודות השעון, המערכת יוצרת דוגמא יציבה לשמירת זמן מדויקת.
בתחילה, מיקרו-מסרק אחד לא היה מספיק כדי להתמודד עם אותות הזמן האולטרה-מהירים של השעון האטומי. עם זאת, החוקרים פתרו זאת על ידי זיווג שני מיקרו-מסרקים עם היסט תדר קטן (סביב 20 GHz), המאפשר למערכת למדוד זמן ומיקום מדויק.
בעוד ששבבי המיקרו-מסרק מייצגים קפיצה משמעותית קדימה, עדיין נדרשים רכיבים נוספים כמו מגברים אופטיים ומאפננים להשלמת המערכת. המחקר העתידי יתמקד בשילוב רכיבים אלה לתוך שבב, מה שעשוי לאפשר ייצור המוני של שעונים אטומיים אופטיים מדויקים במיוחד לשימוש נרחב בלווייני GPS ומכשירים צרכניים.
המחקר, שפורסם בכתב העת Nature Photonics, מדגיש את הפוטנציאל המרגש של טכנולוגיה זו בהפיכת מערכות GPS ומיצוב ברחבי העולם.
