Desarrollan un nuevo sistema similar al GPS pero que puede atravesar rocas o ser usado bajo el agua

GPS, el sistema de posicionamiento global, es una herramienta de navegación asentada y extendida que tiene múltiples aplicaciones, desde viajes aéreos más seguros hasta mapas de ubicación en tiempo real. Sin embargo, tiene algunas limitaciones: las señales de GPS son más débiles en latitudes más altas y pueden interferirse o falsificarse (donde una señal falsificada reemplaza a una auténtica). Las señales también pueden reflejarse en superficies como paredes, interferir con los árboles y no pueden atravesar edificios, rocas o agua.

En comparación, los muones atraviesan todo tipo de materiales, caen constantemente y con frecuencia en todo el mundo (alrededor de 10.000 por metro cuadrado por minuto) y no se pueden manipular. «Los muones de rayos cósmicos caen por igual sobre la Tierra y siempre viajan a la misma velocidad, independientemente de la materia que atraviesen, penetrando incluso kilómetros de roca», explica el profesor Hiroyuki Tanaka, integrante de Organización Internacional de Investigación Muográfica (Muographix), de la Universidad de Tokio. «Ahora, mediante el uso de muones, hemos desarrollado un nuevo tipo de GPS, al que llamamos sistema de posicionamiento muométrico (muPS), que funciona bajo tierra, en interiores y bajo el agua».

MuPS se creó inicialmente para ayudar a detectar cambios en el fondo marino causados por volcanes bajo el agua o movimientos tectónicos. El experimento utilizó cuatro estaciones de referencia de detección de muones en la superficie para proporcionar coordenadas para un receptor subterráneo. Las primeras iteraciones de esta tecnología requerían que el receptor estuviera conectado a una estación terrestre mediante un cable, lo que restringía en gran medida el movimiento. Sin embargo, esta última investigación utiliza relojes de cuarzo de alta precisión para sincronizar las estaciones terrestres con el receptor. Los cuatro parámetros proporcionados por las estaciones de referencia, más los relojes sincronizados utilizados para medir el 'tiempo de vuelo' de los muones, permitieron determinar las coordenadas del receptor. Este nuevo sistema se denomina sistema de navegación inalámbrica muométrica (MuWNS).

Se llevó a cabo un segundo experimento en el que se colocaron detectores en el sexto piso de un edificio mientras que un 'navegador' llevó un detector receptor al sótano. Caminaron lentamente arriba y abajo por los pasillos del sótano mientras sostenían el auricular. En lugar de navegar en tiempo real, se tomaron medidas y se usaron para calcular su ruta y confirmar el camino que habían tomado.

«La precisión actual de MuWNS está entre 2 y 25 metros, con un alcance de hasta 100 metros, dependiendo de la profundidad y la velocidad de la persona que camina. Esto es tan bueno, si no mejor, que el posicionamiento GPS de un solo punto sobre el suelo en áreas urbanas», afirma Tanaka. «Pero todavía está lejos de un nivel práctico. La gente necesita una precisión de un metro, y la clave para esto es la sincronización del tiempo».

Los autores señala que este sistema tiene margen de mejora, si bien depende de la investigación y la inversión. En un futuro, el equipo quiere usar relojes atómicos a escala de chip (CSAC): «Los CSAC ya están disponibles comercialmente y son dos órdenes de magnitud mejores que los relojes de cuarzo que usamos actualmente. Sin embargo, son demasiado caros para que los usemos ahora. Pero preveo que se volverán mucho más baratos a medida que aumente la demanda global de CSAC para teléfonos celulares», afirma Tanaka.

MuWNS algún día podría usarse para navegar robots que trabajan bajo el agua o guiar vehículos autónomos bajo tierra, aseguran los autores. Además del reloj atómico, todos los demás componentes electrónicos de MuWNS ahora se pueden miniaturizar, por lo que el equipo espera que eventualmente sea factible instalarlo en dispositivos portátiles, como un teléfono móvil. En situaciones de emergencia, como el colapso de un edificio o una mina, esto puede suponer la diferencia para muchas víctimas y el trabajo de los equipos de búsqueda y rescate.