Navegación muométrica

La navegación muométrica es el posicionamiento, la navegación y el cronometraje utilizando muones de rayos cósmicos y otras partículas cósmicas. ^[1]

Es posible determinar ubicaciones con satélites GNSS con posiciones y horas bien conocidas. El GNSS es utilizado a menudo por organizaciones gubernamentales de importancia crítica para la navegación de barcos y aviones, pero las señales pueden ser fácilmente interferidas y falsificadas. ^[2] En 2020, Hiroyuki KM Tanaka creó un enfoque completamente nuevo a partir del GNSS que localiza la posición del receptor con muones de rayos cósmicos. ^{[3] [4] [5]}

Las técnicas muométricas incluyen el sistema de posicionamiento muométrico (muPS), ^[6] el sistema de navegación inalámbrica muométrica (MuWNS) ^[7] o el sistema de navegación inalámbrica muPS (muWNS), ^[1] el sincronizador de tiempo cósmico (CTS) ^[8] y el calibrador de tiempo cósmico (CTC). ^[9]

Las técnicas de posicionamiento y navegación muométricas se basan en el tiempo de vuelo de los muones de rayos cósmicos relativistas entre los detectores de referencia y el detector receptor, que normalmente se encuentra en interiores, bajo tierra o bajo el agua. ^[10] En lugar de recibir una señal GNSS, detectan muones de rayos cósmicos. Se despliegan tres o más detectores de referencia con posiciones y referencias temporales conocidas. ^[11] Al igual que el GNSS, los relojes entre los receptores de referencia y el receptor deben estar bien sincronizados. ^[1] A diferencia del GNSS, esta tecnología permite la navegación en áreas árticas ^[12] donde el acceso a los satélites GNSS es limitado debido a las restricciones orbitales de estos satélites. ^[2]

El prototipo inicial requería cableado entre el receptor y cada detector de referencia para lograr una sincronización horaria precisa. Sin embargo, esta configuración restringía el rango de aplicabilidad del sistema. ^[4] Los esfuerzos por encontrar una forma de navegar sin cables, que surgieron a partir del éxito de este sistema inicial, reemplazaron los cables por un reloj. Se espera que muWNS se aplique a los equipos de rescate, por ejemplo, para guiar a los robots bajo el agua y bajo tierra ^[13] posicionándolos dentro de túneles ^[14] , en el derrumbe de un edificio o de una mina. ^[15]

La precisión de posicionamiento muométrico en interiores es de 3,9 cm a partir de 2023. ^[16]

El cronometraje preciso generalmente requiere sistemas GNSS y de reloj atómico , pero estos son caros y no están disponibles en áreas interiores, subterráneas o submarinas. ^[17] Además, el GNSS es vulnerable a los ataques cibernéticos y las interrupciones. ^[18] Se propuso un método que utiliza partículas cósmicas para rastrear el tiempo con precisión para resolver este problema. ^[17] Los rayos cósmicos chocan en la atmósfera, generando lluvias de partículas . ^[19] Los muones en estas lluvias viajan cerca de la velocidad de la luz y se dispersan a medida que viajan a través de la atmósfera. Llegan al suelo casi al mismo tiempo, por lo que al compartir la información proporcionada por estos muones, los relojes pueden sincronizarse. ^[20] Una demostración reciente mostró su precisión de sincronización de decenas de nanosegundos en una distancia de 60 m. ^[21]

Las marcas de tiempo aleatorias generadas en este esquema de sincronización de tiempo cósmico se pueden utilizar a su vez para generar números aleatorios para la transferencia segura de datos. ^[22] El emisor y el receptor utilizan los mismos muones para crear claves criptográficas verdaderamente aleatorias a partir de la marca de tiempo. Basándose en el retraso de tiempo preciso entre el emisor y el receptor calculado a partir de la distancia entre los detectores dentro de un radio de 10 metros entre sí, ^[23] el receptor conoce la clave privada sin tener que intercambiarla directamente entre el emisor y el receptor. ^[22] Las aplicaciones potenciales van desde el almacenamiento seguro en la nube, las comunicaciones, hasta la generación de moneda virtual. ^[23]