This post is also available in: enEnglish (אנגלית)

כוחות צבא בעולם מייחסים חשיבות גדולה לפיתוח מערכות חלופיות למיקום, ניווט ותזמון במצבים משוללי GPS. פיתרון חדש עשוי לספק אלטרנטיבה יעילה. 

המקור העיקרי לנתוני PNT הוא מערך לוויני ה-GPS, שמספק את המידע באופן גלובלי דרך אותות לווין. ספציפית, נתוני התזמון המדויקים שמספק ה-GPS חיוניים לפלטפורמות רבות של מחלקת ההגנה האמריקאית, החל מתקשורת ועד ניווט ותיאום פלטפורמות, וכן ליישומים אזרחיים כגון מסחר ובנקים.

ה-GPS הוא עדיין סטנדרט הזהב עבור נתוני PNT, אבל הוא חשוף לטכנולוגיות שיבוש שיכולות לחסום את האותות שלו. גם הלווינים עצמם חשופים להתקפה או שיתוק.

הסוכנות האמריקאית למחקרי ביטחון מתקדמים דארפ"א מקדמת פיתוח דגמי אבטיפוס בדיוק גבוה של שעונים אטומיים זעירים שעשויים להוות את המפתח לנתוני תזמון חלופיים בסביבות משוללות GPS.

אחת הדרכים לצמצם את התלות של המערכות הביטחוניות היא לשלב שעונים מדויקים במערכות כגון כלי רכב או תחמושת מונחית מדויקת. אילוצי הגודל, המשקל והאנרגיה גורמים לכך שהשעונים הפנימיים המדויקים ביותר הם גדולים מידי, אבל שעונים אטומיים בגודל של שבב מחשב יוכלו למלא את התפקיד במערכות של מחלקת ההגנה האמריקאית.

הטכנולוגיה זמינה באופן מסחרי, אבל עדיין רחוקה מלהיות מושלמת. צמצום הגודל, המשקל והאנרגיה של השעונים הופך אותם לפחות מדויקים בהשוואה לאלה המסורתיים, הגדולים. שיפור הדיוק של השעונים האטומיים הזעירים יהיה המפתח להשגת תחליף אמין לתזמון GPS.

תוכנית ACES של דארפ"א לתחום השעונים האטומיים מפתחת את הדור הבא של השעונים האטומיים בגודל שבב, המונעים על ידי סוללה, עם ביצועים משופרים פי 1000 בהשוואה לקיים.

"כיווץ השעונים האטומיים משפופרות צזיום גדולות למכשירים בגודל שבב בלי להוריד מרמת הביצועים שלהם דורש חשיבה מחודשת של מספר רכיבים חיוניים, ביניהם משאבות ואקום ומבודדים אופטיים, וכן גישות חדשות לשילוב רכיבים", מסביר ג'ון ברק, מנהל התוכנית. 

בדארפ"א טוענים כי התפתחויות טכנולוגיות בייצור מורידות חלק מהעלויות הגבוהות הכרוכות בייצור מחשבים אטומיים זעירים.

אחת הקבוצות שעובדת על הפיתוח, בראשות מעבדת ההנעה הסילונית של נאס"א, הדגימה שעון אטומי ניסויי בגודל שבב, שעומד ביעדי המטרה שהוגדרו בתוכנית. השעון חסין לתנאי טמפרטורה וסביבה, לדברי גורמים בדארפ"א, מה שהופך אותו לפי 100 טוב יותר מהקיים, כך לפי c4isrnet.com.

גם מכון NIST הלאומי לתקנים וטכנולוגיה בארה"ב הצליח לפתח שעון אטומי מיניאטורי בגודל של שלושה שבבים קטנים, וציוד תומך. השעון הניסויי משתמש בהרבה פחות אנרגיה מהשעונים האטומיים בגודל שבב ומספק רמת דיוק גבוהה פי 50. 

קבוצה שלישית בראשות חברת Honeywell הצליחה לפתח חיישנים אטומיים מדויקים שיכולים לתמוך במזעור שעון אטומי.

במקביל, חיל האוויר האמריקאי עובד על הפיכת אותות ה-GPS לחסינים יותר, עם השקת הדור החדש של לוויני ה-GPS ופיתוח ה-M-Code. אבל פיתרון מלא עדיין יקח שנים, וגם הלווינים עדיין פגיעים לתקיפות.