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美國量子導航技術大革新,難道GPS不好用了?中國站在第三層!

作者:Hi科普啦

曾經,美國的GPS一家獨大,幾乎卡住了全世界的脖子。然而,随着中國“北鬥”導航的崛起,GPS失去了優勢,是以老美不得不另尋出路。

現在他們努力的方向是“量子導航”,據說是取得了一定成效。難不成這下,又要回到曾經“老美GPS一關,全世界抓瞎”的局面了?大陸有何應對之法呢?

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GPS不好用了?

不說不知道,一說吓一跳,不知不覺間衛星導航系統竟然變得如此重要,去人生地不熟的地方需要開導航吧,就連買個外賣都得通過導航确定配送路程。

老百姓的生活離不開也就算了,國防工程沒了它更是大部分變成空殼。

在相當長的一段時間裡,老美的GPS一直傲視群雄,其他國家不是沒想過彎道超車,可是林林總總算下來,研發架設所耗費的資金簡直就是個無底洞,有那點錢還不如老老實實地向老美付費使用。

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直到1991年,海灣戰争爆發,老美關閉了中東地區的GPS信号,一下子就廢掉了伊拉克手裡最強悍的防空系統。

許是吃到了甜頭2003年的伊拉克戰争、2011年的利比亞戰争,關閉GPS都是老美開戰的第一步。

老美還用這招對付過中國,1993年大陸集裝箱貨輪銀河号,從天津新港出發,按照原計劃途經上海、香港等地,向最終目标科威特進發。

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然而美國政府卻聲稱,該艘貨輪将為伊朗運輸大量制造化學武器的重要原材料,很可能對國家安全造成負面影響,他們要求中國必須立刻停船并接受檢查。

為了迫使大陸低頭,老美直接關閉了銀河号所在區域的GPS信号,在一片汪洋之下,沒有衛星導航幾乎寸步難行,為了生存大陸隻能接受了美國的無理要求。

1996年,老美故技重施,再次在未經允許的情況下,面向大陸關閉了GPS系統,這一次他們的目标并不是大陸貨輪,而是想要對大陸的飛彈試射任務進行幹涉。

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如此挑釁,簡直是奇恥大辱。為了擺脫美國的GPS訛詐,大陸團結一切可以團結的力量,在北鬥衛星導航系統的開發上下了大功夫,最終翻過一座座高山,比原定計劃還提前了半年完成部署工程。

俄烏戰争爆發期間,老美為了阻攔中俄合作,再次把關閉GPS系統放上了談判桌,而這一次大陸已經不在乎了,因為中國手裡已經有了北鬥。

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美國量子技術新突破

連續用了幾十年,衛星導航技術也從美國一家獨大,發展出了其他新的枝丫,中國的“北鬥”、歐洲的“伽利略”、俄羅斯的“格洛納斯”都跑出來和美國的GPS搶市場。

而最有意思的是,随着衛星導航技術逐漸普及,它的缺點也變得越來越突出。

導航衛星一般位于距地面2萬多公裡的軌道上,由于信号傳輸距離過遠,任何掩體、建築物都能對衛星信号造成不可估量的削弱,更不要提那些大功率電子戰裝置了。

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随便淘一個信号幹擾器,或者是牆壁較厚的混凝土房屋,都可能讓衛星制導系統變成睜眼瞎,如果隻供給商用設施倒還湊合,軍用制導設施需要更加獨立、抗幹擾性更強的導航系統。

于是乎,美國海軍研究實驗室開始走回頭路,想要通過提高慣性導航的精度,彌補衛星導航的種種不足,慣性制導又是什麼東西呢?

慣性制導算得上是國際軍工産業的老面孔了,早在二戰時期,德國火箭專家馮·布勞恩就生下了一種具有開創性意義的飛彈導航系統,在慣性導航的支援下,德軍的打擊半徑呈幾何式增長,造成了無數平民百姓傷亡。

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既然名字裡面帶着“慣性”,那它的定位模式就一定與運動軌迹有關。

簡單來說它分為測量與計算兩個子產品,測量部分主要依賴加速器、陀螺儀、電子羅盤、氣壓計、風向儀等一系列傳感器,監測到的所有資料可以實時上傳到計算機之中按照一定算法計算運動軌迹。

具體運作原理并不重要,咱們隻需要知道它是一個獨立的系統就可以了。

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慣性導航什麼都好,唯一的缺點便是想要盡可能提高精度,就得瘋狂砸錢彌補裝置上的不足。

為了讓自家導航系統重新登上世界高峰,美國這一次甚至用上了量子技術,連續3D冷卻原子束幹涉儀正式被納入進階慣性測量系統,這又是一個怎樣的神奇寶貝呢?

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中國站在第三層

别看美國蹦跶的兇,什麼開啟導航系統新時代啊?量子導航技術引領全球啊?亂七八糟地說了一大堆,實際上這個連續3D冷卻原子束幹涉儀,目前仍舊屬于測量裝置的範疇。

一個慣性導航系統,需要亂七八糟各種各樣的傳感器,美國隻是成功邁出了一小步。

他們利用雷射冷卻和磁光阱技術,将原子的溫度降低到絕對零度,在幾度低溫之下,原子的熱運動極其微弱,幾乎無法對觀測資料造成太大影響,是以說也就可以更加精确地觀測原子運動狀态了。

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“連續3D冷卻”是為了提高觀測精度,“原子束幹涉儀”就是用來實施觀測任務的,在量子力學波函數産生的幹涉效應之下,一束冷卻的原子會被分為兩個分支,兩個分支會按照不同的路徑進行移動,進而産生截然不同的相位變化。

而當兩束分支重合時,由于相位差不同,彼此就會産生幹涉圖樣,有了幹涉圖樣就可以分析出他們對彼此的影響。

不可否認的是,該技術在實際生活中确實擁有非常顯著的優勢,它的精确度足夠高,噪音也足夠小,放在隐形戰機或者隐形潛艇身上,絕對可以達到出奇制勝的效果。

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但若是說美國再一次引領全球,未免實在有些太過誇張了。

早在2017年12月8日,大陸就已經成功研制出原子陀螺儀樣機。大陸自主研制的空間量子科學實驗衛星“墨子号”,也早在2016年就成功上天了,在2022年的時候,它已經成功實作了1200千米地表量子态的無障礙傳輸。

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建國75年來,中國從未停下過奔跑的腳步,因為曾經落後過,因為曾經手足無措過,我們絕對不會固步自封,不斷進取,不斷突破,才是中國的科研之道。

正因如此,中國才能後來者居上一次又一次地實作彎道超車,美國的量子導航系統确實很優秀,但是誰又能說中國沒有更加優秀的技術呢?讓我們拭目以待吧。

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