DARPA para reinventar la navegación GPS sin el uso de satélites

La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa ha presentado su plan para el futuro, y es un gran cambio, marcado por nuevos objetivos en cuatro áreas principales. Podría decirse que el cambio más grande es su plan para reinventar sistemas militares complejos y hacerlos más modulares, en un esfuerzo por garantizar la 'superioridad en los dominios aéreo, marítimo, terrestre, espacial y cibernético'. Entre los desarrollos previstos hay un nuevo sistema global de posicionamiento, navegación y cronometraje (GPS) que no depende de satélites y es resistente a interferencias. Según un documento publicado el jueves, el nuevo sistema de DARPA será mucho más avanzado de lo que tenemos ahora, y eventualmente llegará a nuestros automóviles y teléfonos.

Primero, retrocedamos un momento y observemos cómo funcionan los sistemas GPS actuales. Muchos lectores de 2007es.com ya lo saben, pero la navegación GPS en nuestros automóviles y teléfonos depende de lo que originalmente era una operación militar, al igual que la propia Internet. El Departamento de Defensa de EE. UU. Desarrolló por primera vez un GPS basado en satélites y tenía un sistema temprano llamado TRANSIT en funcionamiento en 1960. En la década de 1980, el ejército había refinado gradualmente su tecnología hasta el punto en que se basaba en múltiples satélites que orbitaban la Tierra.



El sistema depende de las teorías de la relatividad especial y general de Einstein para funcionar. Averigua dónde se encuentra en función de las marcas de tiempo de la señal de varios satélites, así como la distancia entre ellos. Así habilitado, el sistema triangula su posición en el suelo. Pero los relojes de los satélites avanzan un poco más rápido que los de la Tierra, y los relojes en movimiento son un poco más lentos que los que están quietos. La relatividad explica estas diferencias, que ascienden a unos 38 microsegundos por día, una pequeña cantidad, pero lo suficiente como para interpretar mal su posición por millas.



Por cierto, la tecnología de consumo también podía usar GPS en ese entonces, pero era raro, ya que era extremadamente caro. Los receptores GPS, que alguna vez fueron gigantes del tamaño de una mochila, comenzaron a encogerse con el tiempo a medida que mejoraba la tecnología. Pero la verdadera razón por la que no vio mucho GPS en uso en las décadas de 1980 y 1990 fue porque los militares codificaron intencionalmente los datos que los civiles podían ver, volviéndolos bastante inexactos y guardando los datos más precisos para sí mismos.

Soldado GPS DARPA

Un soldado de infantería del ejército de los EE. UU. Utiliza un receptor GPS (DAGR) para documentar su posición durante una patrulla desmontada en Afganistán en 2010. (Crédito: DARPA)



En el año 2000, el presidente Clinton firmó un proyecto de ley que ordenaba a los militares que dejaran de codificar los datos satelitales para civiles. Este movimiento mejoró instantáneamente la precisión de los sistemas de consumo existentes en un factor de 10 y dejó espacio para una amplia adopción civil de la navegación GPS. La red actual incluye varias docenas de satélites GPS con base en Estados Unidos que orbitan alrededor de la Tierra. El nuevo sistema GLONASS ruso aumenta el nuestro y el europeo GNSS El sistema (Galileo) en desarrollo pronto también lo hará. La red garantiza que al menos 24 satélites estén funcionando a la vez y que al menos tres estén disponibles para la solicitud de posicionamiento de cualquier dispositivo en todo el mundo.

Los sistemas terrestres pueden parecer una buena alternativa, pero existen dificultades. Un diseño implicaría cientos de miles de transmisores , que sería ridículamente difícil de construir y mantener. Otra posibilidad es el GPS diferencial, que actualmente se usa en algunos entornos marítimos y náuticos, pero también está sujeto a interferencias como el GPS satelital. El otro es LORAN, un sistema basado en radio que originalmente se usó en la Segunda Guerra Mundial y ha visto un interés renovado hoy gracias a su resistencia a las interferencias, pero su precisión nunca fue muy buena.

En el documento, DARPA insinúa cómo va a desarrollar un sistema de posicionamiento sin el uso de satélites: “La necesidad de poder operar de manera efectiva en áreas donde el GPS es inaccesible, poco confiable o potencialmente negado por los adversarios ha creado una demanda de precisión alternativa capacidades de sincronización y navegación. Para abordar esta necesidad, DARPA está invirtiendo en tecnologías radicalmente nuevas que tienen el potencial de brindar información de posición, navegación y sincronización con calidad GPS para sistemas militares, incluidos nuevos dispositivos de medición inercial que utilizan interferometría de átomo frío; giroscopios, acelerómetros y relojes de autocalibración a escala de chip; y relojes atómicos y fuentes de microondas con láser pulsado '.



Además de las noticias sobre GPS, DARPA también dijo que se está volviendo a concentrar en obtener información de conjuntos de datos masivos, incluida la defensa cibernética automatizada y el desarrollo de sistemas más seguros al tiempo que garantiza la privacidad. En 2014, DARPA abrió su Oficina de Tecnologías Biológicas para investigar en neurotecnologías, biología sintética e interceptar la propagación de enfermedades infecciosas. También está redoblando la investigación en física cuántica e inventando nuevas químicas y materiales.

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