AUKUS条约成员将目光投向革命性的量子卫星导航

AUKUS条约成员将目光投向革命性的量子卫星导航现代军用潜艇一旦潜入水下，就极难被发现。这不仅使潜艇成为战争武器，也使其成为和平武器，因为潜艇可以被派往不稳定地区展示武力，而不是直接挑衅。事实上，甚至根本不需要派遣潜艇就能达到同样的效果。然而，这种能力是有代价的。其中之一就是潜艇比水面舰艇更难航行。一旦潜入水下，潜艇就无法获得GPS信号，也无法看到太阳或星星，因此艇长只能使用陀螺罗盘和惯性制导系统进行离线运算，这些系统通过测量潜艇沿三个轴线的转向和加速度，自动计算出潜艇的航向和位置。这种系统行之有效，所有现代潜艇都在使用，但也非常有限。随着时间的推移，制导系统会不断积累误差，潜艇会越来越偏离航道，直到与应有的位置相差数英里。这意味着潜艇必须不时进入潜望镜深度以获得导航定位，这也使其容易被探测到。为了克服这一问题，Q-CTRL公司正在开发一种系统，利用量子传感器更精确地完成目前惯性制导系统所做的工作。该系统利用了量子传感技术，即利用量子力学的特殊性质，包括量子纠缠、量子干涉和量子态挤压。简单地说，这意味着量子导航系统可以利用单个原子的运动来精确确定潜艇的航向和位置，并保持极高的精确度。根据Q-CTRL公司的说法，这种系统每在水下运行1000小时，就有可能计算出水下1英里（1.6公里）以内的潜艇位置。这其中的一个关键因素是一个被称为"软件坚固性"的概念。量子传感的一个缺点是非常容易受到干扰，这会在计算中引入大量噪声，降低可靠性。但是，通过应用特殊的软件分析，可以对系统进行编程，以寻找目标信号并拒绝干扰。由于这项技术是根据AUKUS条约开发的，因此不仅澳大利亚可以使用，美国和英国也可以共享。Q-CTRL首席执行官兼创始人MichaelJ.Biercuk教授表示："从第一天起，我们就知道我们在量子控制方面的专业知识能够开启量子技术的全新应用，我们可以完全通过软件将量子计算机和量子传感器的性能提升几个数量级。现在，我们很高兴能将这些能力应用到澳大利亚的一项关键国防任务中。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1371287.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1371287.htm

英国皇家海军授予MSubs公司建造欧洲最大的无船员潜艇的合同

英国皇家海军授予MSubs公司建造欧洲最大的无船员潜艇的合同这使得像伊丽莎白女王号这样的超级航母只需要1600名水手和空勤人员就可以工作，加快了维护速度，并开辟了新的能力，使海军更加有效率，同时将更少的人命置于危险之中。与普利茅斯的MSubs公司签订的新合同是为了资助"Cetus"项目，该项目以希腊神话中的海怪命名。计划在两年内交付给海军，其主要目的是作为一个水下实验平台，类似于水面科技船XVPatrickBlackett，用于评估和测试新设备，目的是将技术整合到舰队中。Cetus号有一个用于更大有效载荷的扩展模块根据英国国防部的说法，"Cetus"号的目的是最终带来可投入使用的自主潜艇，这些潜艇可以独立工作，也可以作为团队的一部分，与"阿斯图特"级猎杀者潜艇及其后续潜艇一起工作。此外，它将能够比常规潜艇下潜得更深，提高舰队的能力。完成后，Cetus将长40英尺（12米），直径7.2英尺（2.2米），排水量17吨，这使得它的尺寸仅次于美国海军LSV-2Cutthroat自主潜艇，是所有欧洲海军中最大的。它将由电池提供动力，使其航程达到1000英里（1600公里），还可以通过在模块化结构上添加更多的电池来增加。尺寸的选择是为了让Cetus能够装在一个标准的海运集装箱内，便于运输，并能够在任何皇家海军舰艇或其盟友的舰艇上运输。此外，将有一个可供选择的中间部分，可以增加到常规有效载荷能力的两倍。Cetus号剖面图第一海务大臣本-基爵士说："随着皇家海军在自主技术方面的发展，这对'Cetus'项目来说是一个非常激动人心的时刻。这个超大型自主水下航行器是我们主导水下战斗空间的任务中的一个能力变化。而且我很高兴该项目能够支持一家小型的、创新的英国公司，它处于该领域的前沿。该合同是由总部设在朴茨茅斯的皇家海军发展局负责的反潜战先锋计划资助的。这艘船将通过位于布里斯托尔的潜艇交付机构交付，它是为应对未来十年的威胁而投入使用的一系列新型水下技术中的最新产品。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334203.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334203.htm

高科技量子传感器：当GPS陷入失效时继续实现高精度惯性导航

高科技量子传感器：当GPS陷入失效时继续实现高精度惯性导航量子惯性传感器是一种非凡的科学仪器，它可以测量运动，比帮助今天的导弹、无人机和飞机导航的设备要精确一千倍。然而，其精致的、桌子大小的组件阵列，包括一个复杂的激光和真空系统，基本上使该技术被禁锢在实验室的控制环境中。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1331081.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1331081.htm

英国皇家海军正研制先进诱饵发射装置Ancilia以更好保护其隐形舰艇

英国皇家海军正研制先进诱饵发射装置Ancilia以更好保护其隐形舰艇第二次世界大战期间，英国人研制出了世界上第一种末日武器。我们说的不是原子弹，而是一种如此有效，但又如此容易理解和模仿的武器，以至于人们有强烈的动机永远不使用它。在这种情况下，这是一种名为"窗口"的系统，它只是一种可以从轰炸机中扔出的碎铝箔。这种铝箔会给来袭的轰炸机部队带来巨大优势，因为它会反射敌人的雷达，使其迷惑和致盲。这听起来是个好主意，但盟军却不愿意使用它，因为一经部署，德国人就能立即模仿。具有讽刺意味的是，德国人也有类似的武器，但他们出于同样的原因拒绝使用。这些雷达诱饵现在被称为"箔条"，在冷战期间成为标准装备，但直到1982年的福克兰群岛战争，这项技术才首次得到真正的应用。福克兰群岛战争是历史上第一次导弹战争，阿根廷军队没有直接与英国皇家海军特遣舰队交战。相反，阿根廷海军发射了一波又一波的"飞鱼"导弹，导致七艘英国舰船损失。而在当时，如果不是箔条发射器发射了大量的铝和塑料碎屑云，使军舰躲过了来袭导弹的雷达，无法锁定目标，情况会更糟。如今，随着越来越先进的网络化武器的发展，反制措施已经远远超出了简单的干扰。现代战舰的隐身性能极强，其大部分设备都隐藏在船体内部，旨在吸收或偏转雷达信号，直到护卫舰的雷达信号与快艇相当。它们还配备了诱饵系统，可以应对各种威胁，包括以不同高度和速度成群飞来的导弹和无人机。因此，主要军事强国之间正在激烈进行反制与反制之间的军备竞赛。例如，通过研究箔条的多普勒效应，现在可以比较容易地看穿箔条诱饵。箔条的移动速度比目标慢，雷达可以通过编程忽略它。不过，友军也可以用雷达光束照射箔条，经反射后使其看起来像目标。Ancilia可训练诱饵发射器由系统工程与评估有限公司（SEA）制造，旨在应对多种威胁--不仅包括雷达，还包括红外寻的系统和其他安装有高超音速导弹的设备。它由一组六个发射管组成，可发射装有各种罐子的有效载荷，其中包括可基本模仿目标舰艇隐形特征的现代版箔条、吸引红外导弹的照明弹、可将射入的雷达光束强力反射回源以使其失明的微小角反射器。它还采用了现代电子设备和软件，因此可以与指挥和控制系统、第三方电子支援措施（ESM）集成，并具有最小的甲板占地面积。新的发射器将被改装到海军的26型和31型护卫舰以及45型驱逐舰上，并拥有一个相当漂亮的部件。诱饵发射器通常固定在甲板上，但"Ancilia"是动态的。130毫米的发射器可以在两个轴上移动，无需调转舰身就能对威胁进行攻击。这一点非常重要，因为有时转向会使舰艇很容易成为目标。国防采购部长詹姆斯-卡特里奇（JamesCartlidge）说："在全球不稳定时期，我们必须以最佳方式保护皇家海军，以确保国家安全。最近，英国皇家海军"钻石"号和"里士满"号在红海遭到攻击，因此我们的水兵必须掌握最新技术，以最好的方式保护自己和舰队。新的可训练诱饵发射器技术在速度和灵活性方面都有了很大的提高，这凸显了英国公司在支持英国国防方面所做的更多出色工作。"当然，像这样的系统有很高的保密性，所以很多细节并不公开。担心至少我们现在知道这个隐形系统是存在的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425371.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425371.htm

GPS替代方案利用宇宙射线进行地下或水下导航

GPS替代方案利用宇宙射线进行地下或水下导航GPS使用一个由几十颗卫星组成的网络，在地球周围的精确轨道上运行，手机等设备的接收器不断监听这些卫星的信号。这些设备可以计算出它们离任何探测到的GPS卫星有多远，当它们接收到至少四颗卫星的信号时，设备可以确定其在地面上的相对位置，误差在几米之内。虽然这在日常使用中相当准确，但GPS信号会被岩石、水和墙壁等表面反弹，这意味着该系统在地下、水下、建筑物内甚至在密集的建筑区都会失去精确度。因此，东京大学的研究人员开发了一种新的技术，他们称之为μometric无线导航系统（MuWNS），其目的是在这些情况下更加精确。MuWNS的关键是，它所追踪的"信号"可以直接穿过固体材料。这些信号是被称为μ介子的粒子，当宇宙射线进入地球大气层并与已经存在的粒子相互作用时产生，形成一连串的次级粒子。而且这种雨是持续不断的--据估计，地球表面的每一平方米每分钟都有大约10,000个μ介子被击中。研究小组在一栋多层建筑深处测试了MuWNS，在那里普通的GPS将难以保持其精度。一名携带手持式μ介子探测器的科学家被送入一栋大楼的地下室，并通过大楼六楼的四个参考站对该探测器的位置进行跟踪。这些参考站的功能就像GPS卫星一样--通过跟踪每个站和探测器拾取的μ子的路径，科学家的位置可以被高度准确地追踪到。该团队说，尽管如此，仍有很多改进的余地。一张图说明了μometric无线导航系统（MuWNS）是如何工作的。绿色的点代表一栋大楼6楼的参考站，而白色的条纹表示μ介子。地下室中的红色箭头代表研究人员使用μ介子探测器的路径，而白色虚线表示MuWNS能够推断出的路径。图中说明了缪斯无线导航系统（MuWNS）的工作方式。绿色的点代表一栋大楼6楼的参考站，而白色的条纹表示μ介子。地下室中的红色箭头代表研究人员用μ介子探测器走过的路径，而白色虚线表示MuWNS能够推断出的路径"目前MuWNS的精确度在2米至25米（6.6至82英尺）之间，范围可达100米（328英尺），这取决于步行者的深度和速度，"该研究的主要作者HiroyukiTanaka教授说。"这与城市地区地上的单点GPS定位一样好，甚至更好。但它仍然远远没有达到实用水平。人们需要一米的精度，而这的关键是时间同步"。研究人员说，这一点最终可以用适合便携式设备的原子钟来纠正，这种原子钟正在开发中，但目前价格太高，无法广泛使用。所用的其他部件已经能够被小型化。该实验也只是在事后跟踪研究人员的路径，但未来的工作将研究如何实时进行跟踪。近年来，μ介子探测器还帮助科学家们窥视像吉萨大金字塔这样的固体结构内部，并测试一个在地下和水下工作的精确时钟同步系统。这项最新的实验表明，有一天这项技术可以帮助增强GPS在目前不能很好工作的地区的功能。该研究发表在《iScience》杂志上（PDF）：https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.107000...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1366139.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1366139.htm

突破性技术可在GPS无法到达的地方实现导航

突破性技术可在GPS无法到达的地方实现导航图片中的红线代表"导航员"走过的路径，而带点的白线则是MuWNS记录的路径。图片来源：2023HiroyukiK.M.Tanaka由于全球定位系统在岩石下和水中无效，这项新兴技术有望在未来应用于搜救任务、监测水下火山以及在地下和水生环境中指挥自动驾驶车辆。全球定位系统（GPS）是一种成熟的导航工具，从更安全的空中旅行到实时位置制图，它提供了一系列广泛的积极应用。然而，它也有一些局限性。GPS信号在高纬度地区较弱，而且可能受到干扰或欺骗（用伪造信号代替真实信号）。信号还会被墙壁等表面反射，受到树木的干扰，并且无法穿过建筑物、岩石或水。μ介子的存在时间只有2.2微秒（1微秒仅为百万分之一秒），但由于它们在真空中以光速（每秒30万公里）传播，因此它们有足够的时间从大气层到达地球并深入地下。相比之下，μ介子近年来一直是学界关注的焦点，因为它们能够帮助我们观察火山深处、窥视金字塔和气旋内部。μ介子不断频繁地落在世界各地（每分钟每平方米约有10,000个），而且无法干扰。"宇宙射线μ介子在地球上的落点是相同的，而且无论穿过什么物质，总是以相同的速度传播，甚至可以穿透数公里的岩石，"东京大学Muographix公司的田中博之教授解释说。"现在，通过使用μ介子，我们开发出了一种新型GPS，我们称之为μ介子定位系统（muPS），它可以在地下、室内和水下工作"。μPS最初是用来帮助探测水下火山或构造运动引起的海底变化的。它利用地面上的四个μ介子探测基准站为地下的μ介子探测接收器提供坐标。这种技术的早期版本要求接收器通过导线与地面站连接，大大限制了移动。然而，这项最新研究利用高精度石英钟使地面站与接收器同步。参考站提供的四个参数加上用于测量μ介子"飞行时间"的同步时钟，使接收器的坐标得以确定。这种新系统被称为μ介子无线导航系统（MuWNS）。据研究人员称，在室内或地下环境中使用MuWNS时，与射频识别（RFID）和Zigbee技术相比，它可以达到更高的精度；与激光雷达和声学导航相比，虽然精度低得多，但范围更广。资料来源：2023HiroyukiK.M.Tanaka为了测试MuWNS的导航能力，参考探测器被放置在一栋大楼的六楼，而"导航者"则将接收探测器带到地下室。他们拿着接收器在地下室的走廊里慢慢地走来走去。不是实时导航，而是通过测量来计算他们的路线，并确认他们所走的路径。"目前，MuWNS的精度在2米到25米之间，范围可达100米，具体取决于深度和行走速度。这与城市地区地面上的单点GPS定位一样好，甚至更好，"Tanaka说。"但离实用水平还很远。人们需要一米的精确度，而这其中的关键是如何实现时间同步。"改进这一系统，实现实时、一米精度的导航，取决于时间和资金。理想情况下，研究小组希望使用芯片级原子钟（CSAC）。"CSAC已经可以在市场上买到，比我们目前使用的石英钟好两个数量级。但是，它们太昂贵了，我们现在还不能使用。但我预计，随着全球对手机用CSAC需求的增加，它们的价格会便宜得多，"Tanaka说。有朝一日，MuWNS可用于为在水下工作的机器人导航，或引导自动驾驶车辆驶入地下。除了原子钟之外，MuWNS的所有其他电子元件现在都可以小型化，因此研究小组希望最终能将其安装到手机等手持设备中。在建筑物或矿井坍塌等紧急情况下，这可能会改变搜救团队未来的游戏规则。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381377.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381377.htm