Điều hướng quán tính là một kỹ thuật dựa vào gia tốc kế và con quay hồi chuyển để theo dõi vị trí và hướng của vật thể từ một điểm bắt đầu đã biết. Trong đó, điều hướng quán tính lượng tử là một lĩnh vực nghiên cứu mới hứa hẹn độ chính xác của phép đo cao hơn đáng kể.

Jonathan Kwolek, nhà vật lý nghiên cứu từ Bộ phận Quang học Lượng tử NRL cho biết: “Bằng cách vận hành các nguyên tử lạnh một cách liên tục, chúng tôi đã nắm bắt một số ưu điểm cũng như các kỹ thuật đo lường mới. Ngoài ra, chúng tôi muốn sử dụng công nghệ này để cải thiện hệ thống định vị quán tính, từ đó giảm sự phụ thuộc vào GPS”.

Nhờ các đặc tính độc đáo của nguyên tử, kỹ thuật giao thoa nguyên tử làm mát 3D đã cho thấy các khả năng đo đầy hứa hẹn như độ tương phản cao, độ nhiễu thấp và khả năng thích ứng tốt hơn với các môi trường khác nhau.

Cải thiện độ chính xác và thời lượng tối ưu

Công nghệ mới này có thể mang lại những lợi ích đáng kể cho Hải quân, giúp họ điều hướng mà không cần phụ thuộc vào tín hiệu GPS, từ đó cải thiện độ chính xác. Thông thường, sai số trong việc ước tính vị trí sẽ lớn dần theo thời gian, dẫn đến thông tin vị trí không chính xác. Tuy nhiên, với công nghệ mới này, NRL đặt mục tiêu phát triển các công nghệ mới để kéo dài thời gian này, đảm bảo rằng độ lệch hướng không hạn chế thời gian thực hiện nhiệm vụ.

Gerald Borsuk, Phó Giám đốc Nghiên cứu Hệ thống tại NRL, cho biết: “Lĩnh vực điều hướng quán tính nhằm mục đích cung cấp thông tin điều hướng ở bất cứ nơi nào không có GPS. Sự ra đời của phép đo giao thoa nguyên tử cho phép chúng tôi tạo ra một cách tiếp cận mới trong cảm biến quán tính, có khả năng giải quyết một số thiếu sót trong các công nghệ tiên tiến hiện nay”. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc cải thiện độ chính xác và độ tin cậy của hệ thống định vị, mở ra triển vọng mới cho công nghệ điều hướng trong tương lai.

Thúc đẩy điều hướng Hải quân ngoài GPS

GPS đã trở thành một công cụ không thể thiếu trong cả hoạt động dân sự và quân sự, cung cấp dữ liệu định vị và thời gian chính xác trên toàn cầu. Tuy nhiên, có những tình huống như dưới nước hoặc trong không gian mà GPS không hoạt động. Ngoài ra, các mối đe dọa như gây nhiễu, giả mạo và chiến tranh chống vệ tinh gây ra rủi ro cho tính khả dụng của GPS.

Jonathan Kwolek, nhà vật lý nghiên cứu từ Bộ phận Quang học Lượng tử NRL, cho biết: “Trong một thế giới lý tưởng, chúng tôi ngăn chặn việc mất khả năng điều hướng thông thường bằng cách tạo ra các thiết bị dẫn đường quán tính tốt nhất có thể. Điều này nhằm đảm bảo việc mất GPS không khiến tàu của chúng tôi bị lạc giữa lãnh thổ của kẻ thù".

Với chùm 32 vệ tinh quay quanh Trái đất, GPS cung cấp dữ liệu điều hướng và thời gian chính xác cho người dùng trên toàn thế giới. Tuy nhiên, dù đã phát triển qua nhiều năm nhưng Hải quân vẫn dựa vào các hệ thống dẫn đường quán tính được tối ưu hóa để giảm sự phụ thuộc vào GPS.

Adam Black, người đứng đầu Bộ phận Quang học Lượng tử NRL, cho biết: “Trong kỷ nguyên hiện đại, NRL là một trong một số tổ chức nghiên cứu giải quyết các thách thức về điều hướng quán tính của hải quân. Phòng thí nghiệm đang tận dụng các kỹ thuật quang học và nguyên tử tiên tiến để tạo ra các phát minh mới cho phép đo quán tính một cách chính xác hơn.”

Đức Anh Nguyễn