This post is also available in:
English (אנגלית)
מערכות ניווט מודרניות תלויות מאוד בתזמון לווייני — ותלות זו הופכת לפגיעות משמעותית. אותות GPS ניתנים לשיבוש, לזיוף או להפרעה כתוצאה מתופעות טבע כמו סערות שמש. תשתיות חיוניות — מתעופה ועד רשתות חשמל — מסתמכות על סנכרון מדויק, אך השעונים האטומיים הקיימים סובלים מסחיפה מהירה מדי מכדי לשמש כפתרון עצמאי לטווח ארוך. הפער הזה דחף חוקרים לחפש חלופות יציבות במיוחד שיוכלו לשמור על דיוק גם בהיעדר אותות לוויין.
על פי דיווח של Interesting Engineering, פיתוח חדש בתחום השעונים הגרעיניים מבוססי תוריום עשוי לסלול את הדרך קדימה. צוות מחקר בהובלת UCLA הדגים שיטת ייצור פשוטה בהרבה מהמקובל, המחליפה שנים של הנדסת גבישים מורכבת בתהליך תעשייתי נגיש בהרבה: גלוון (Electroplating). פריצת הדרך נשענת על מחקרים קודמים שהראו כי ניתן לגרום לגרעיני תוריום־229 לספוג ולפלוט אנרגיה באופן מבוקר — דרישה בסיסית לבניית שעון גרעיני.
שעון קומפקטי ועמיד בפני סחיפה יכול לאפשר ניווט מדויק לצוללות, למערכות אוטונומיות ולפלטפורמות ארוכות־טווח הפועלות היכן שלא ניתן להסתמך על GPS. הוא עשוי גם לספק תזמון עמיד למערכות תקשורת, רשתות מכ"ם ותשתיות קריטיות אחרות שצריכות להמשיך לפעול גם בתנאי לוחמה אלקטרונית או השבתות רחבות־היקף.
הגישה המקורית לבניית שעוני תוריום התבססה על גידול גבישים שקופים מיוחדים המסוגלים להכיל כמות יחסית גדולה של תוריום — איזוטופ נדיר במיוחד, שכמותו הזמינה בעולם מוערכת בכ־40 גרם בלבד. השיטה החדשה עוקפת את המגבלה הזו באמצעות ציפוי אלקטרוליטי של שכבת תוריום מיקרוסקופית על גבי פלדת אל־חלד, ובכך מצמצמת את כמות החומר הנדרשת בכפי אלף. החוקרים גילו שרק הגרעינים הקרובים לפני השטח צריכים להיות מעוררים, וכי ניתן למדוד את תגובתם באמצעות אלקטרונים נפלטים — ולא באמצעות אור. תובנה זו ביטלה את הצורך במארחים שקופים ורגישים, והפכה את מדיום השעון לעמיד בהרבה.
מכיוון שהשכבה המגולוונת מגיבה באופן עקבי לגירוי בלייזר, הצליח הצוות למדוד את התגובה הגרעינית פשוט באמצעות ניטור הזרם החשמלי מפני השטח. השיטה פותחת פתח לייצור התקנים איתנים המתאימים לייצור המוני — ולא רק לאבות־טיפוס מעבדתיים עדינים.
ככל שהמחקר מתקדם, מדענים מציינים כי הגישה החדשה עשויה לאפשר פיתוח שעונים גרעיניים קטנים ויציבים יותר לשימוש מבצעי — פיתוח שעשוי לשנות את עולם הניווט, תזמון התקשורת ואפילו תכנון משימות בחלל העמוק.
המחקר פורסם כאן.
