O aumento dos riscos ao tráfego aéreo e a vulnerabilidade ao bloqueio e falsificação do sinal de GPS têm impulsionado a busca por métodos de navegação mais seguros. Uma das soluções encontradas é o chamado “GPS Quântico”, que explora a natureza da luz e dos átomos para criar sensores ultrassensíveis.
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Na prática, a tecnologia permite uma nova forma de navegação que funciona independentemente de satélites.
Como explicado pela revista MIT Technology Review, a navegação inercial tradicional rastreia a velocidade, direção e duração a partir de um ponto de partida. No entanto, ela sofre com o acúmulo de pequenos erros ao longo do tempo.
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Douglas Paul, do Hub for Quantum Enabled Precision no Reino Unido, afirma que dispositivos inerciais atuais podem errar por 20 quilômetros após 100 horas de viagem. Sensores de smartphones apresentam desempenho ainda pior.
Nesse sentido, a abordagem quântica pode ser revolucionária ao ter sensores baseados no comportamento quântico de partículas subatômicas, que ajudam a medir aceleração e tempo com maior precisão.
Precisão atômica para navegação
A empresa Infleqtion está desenvolvendo e testando giroscópios quânticos que podem ser usados na infraestrutura de diferentes países. Avaliações já foram feitas em um avião militar no Reino Unido e, em outubro, foi testada uma nova geração de sensores com fluxo contínuo de átomos para evitar os chamados “tempos mortos”.
Um exemplo desse tipo de inovação é o relógio atômico “Tiqker”, que auxilia na determinação da distância percorrida pelos veículos, com uma dessincronia de apenas um segundo a cada 2 milhões de anos.
Como é um dispositivo considerado compacto, ele poderá ser usado em veículos terrestres do Exército dos EUA, drones e submarinos, por exemplo.
Veículos também podem navegar medindo anomalias nos campos magnéticos e gravitacionais da Terra, em um processo que compara esses dados com mapas de anomalias existentes.
Uma pesquisa da universidade de Swinburne, liderada utiliza diamantes com estrutura atômica modificada, em que um átomo de carbono na rede do diamante é substituído por nitrogênio, e um carbono vizinho é removido.
Essa configuração faz com que os elétrons fiquem altamente sensíveis a campos magnéticos. Por isso, estimular esses elétrons e observar a luz emitida permite medir a força e a direção do campo magnético local.
O sistema foi testado com sucesso em voos na Austrália no ano passado, com mais testes planejados. Existe a expectativa de que a tecnologia transite de modelos teóricos para sistemas operacionais.
Ruído ainda é problema
Apesar dos avanços percebidos, o ruído ainda é um grande desafio a ser enfrentado. Sensores quânticos são delicados e sofrem interferência de vibrações, curvas bruscas e da própria estrutura metálica dos veículos.
Por isso, a abordagem da empresa Q-CTRL foca no uso de software para filtrar ruídos em sensores quânticos. O CEO Michael Biercuk apontou que o ruído pode ser de 100 a 1.000 vezes maior que o sinal.
Mesmo assim, já foi possível alcançar um rastreio da localização com 94 vezes mais precisão do que sistemas de navegação inercial convencionais, após testes feitos em um avião Cessna.
Outras tecnologias de navegação
Enquanto a navegação quântica ainda não se torna o padrão, tecnologias mais tradicionais de satélites também evoluem para combater interferências. O GPS III moderno inclui novos sinais civis (L1C e L5) mais precisos e difíceis de bloquear, com previsão de operação no final desta década.
Já o M-code é uma ferramenta militar de um novo sinal GPS, até oito vezes mais potente que os anteriores.
Proteções militares regionais também são previstas, com feixes de GPS focados para áreas geográficas pequenas, com até 60 vezes mais força.
Também estão sendo feitos investimentos nos satélites de órbita baixa (LEO), mesma zona utilizada por equipamentos de internet via satélite, em vez da órbita média do GPS. Isso tende a entregar sinal mais forte e trânsito mais rápido no céu, o que dificulta a falsificação e acelera a convergência do sinal.
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Será que o sinal de operadora está acabando com a bateria do celular? Veja no vídeo abaixo:
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