Без GPS, без екипаж, без грешки. Британска подводница получи квантов атомен часовник за автономно плаване

Устройство с размерите на куфар губи не повече от секунда точност за 30 милиарда години.

Кралските военноморски сили на Обединеното кралство проведоха първите тестове на квантовата навигационна технология на борда на XV Excalibur – автономна подводница, оборудвана с ново поколение оптични атомни часовници. Експериментът е крайъгълен камък в разработването на подводни безпилотни системи, способни да работят извън обхвата на GPS и други външни навигационни сигнали.

Интересът към безпилотните подводници нараства сред водещите държави по редица причини: тези апарати дават възможност да се наблюдават обширни водни площи без риск за екипажа, да се изпълняват опасни мисии, без да се ангажират скъпи пилотирани лодки, и в дългосрочен план намаляват зависимостта на флота от ограничените ресурси. Освен това автономните модели са с по-прост дизайн, струват по-малко, заемат по-малко място и не изискват условия за поддържане на живот на борда. Възможностите им са ограничени единствено от източника на енергия, а с помощта на ядрената енергия те теоретично могат да останат под вода през целия си експлоатационен период.

Основната пречка пред дългите потапяния обаче остава навигацията. Съвременните надводни и подводни кораби се навигират предимно чрез GPS, но сигналът става недостъпен, когато са потопени за дълъг период от време. В такива случаи се използва инерциална навигационна система – тя разчита на жироскопи и високоточни часовници, за да регистрира промените в курса и скоростта и след това да изчисли приблизителна позиция. С течение на времето тези изчисления започват да натрупват отклонения, дължащи се на микроскопични грешки, и грешката постепенно надхвърля допустимите граници.

За да елиминира този проблем, Военноморските сили на Обединеното кралство тестват квантова система за позициониране и синхронизиране на времето, базирана на технологията Infleqtion Tiqker. Тя се основава на един-единствен атом рубидий-87, който вибрира 10 000 пъти по-бързо от конвенционалните микровълнови хронометри. Тази честота прави новия часовник невероятно стабилен: той губи не повече от една секунда за 30 милиарда години, а навигационната грешка е само една милионна част от градуса на час.

Компактността на устройството позволява то да бъде инсталирано дори в малки автономни платформи – обемът на устройството е около 30 литра, а масата му не надвишава 30 килограма. В момента часовникът е успешно интегриран със системите на подводницата XV Excalibur и е преминал предварителни морски изпитания. Получените данни се предават на партньорите на Обединеното кралство в споразумението AUKUS – САЩ и Австралия.

Според представител на звеното за напреднали технологии на Кралските военноморски сили проектът с Infleqtion е първата стъпка към практическото използване на квантови навигационни решения в подводните операции. В близко бъдеще са планирани още тестове на оборудването Tiqker на други платформи.