Zusammenfassung:
Heute, wo die Welt stark vom GPS-Navigationssystem abhängig ist, hat eine neue Technologie, die die Art der Navigation in Zukunft verändern könnte, einen wichtigen Durchbruch erzielt. Ein US-amerikanisches Forschungsteam hat kürzlich erfolgreich einen „Quantenkompass“-Flugtest abgeschlossen und dabei die Fähigkeit des Geräts überprüft, Positionsbestimmung und Navigation durchzuführen, ohne auf Satellitennavigationssignale angewiesen zu sein. Damit wurde eine neue Richtung für die zukünftige Entwicklung von Luftfahrt-, Militär- und unbemannten Systemen eröffnet.
Dieses Testprojekt wird von der US Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) geleitet und ist Teil des Robust Quantum Sensors Program (RoQS). Das im Test verwendete Gerät erhielt den Namen „Lumberjack“, ein neues Navigationssystem, das auf den Prinzipien der Quantentechnologie basiert.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Navigationsmethoden müssen Quantenkompasse keine GPS-Satellitensignale empfangen, sondern nutzen das natürliche Magnetfeld der Erde zur Positionierung. Es gibt subtile Unterschiede im Erdmagnetfeld in verschiedenen Regionen, und diese Unterschiede erzeugen einen einzigartigen „magnetischen Fingerabdruck“. Der Quantenkompass bestimmt seinen Standort, indem er diese Magnetfeldeigenschaften mit hoher Präzision misst und sie mit einer vorab erstellten geomagnetischen Karte vergleicht.
Forscher sagten, dass das herkömmliche GPS-System zwar äußerst praktisch ist, seine Schwächen jedoch ebenfalls offensichtlich sind. GPS-Signale sind schwach und anfällig für Störungen, Blockierungen und sogar Spoofing-Angriffe. In komplexen Schlachtfeldumgebungen, unterirdischen Anlagen, Unterwassergebieten und einigen Hochrisikogebieten funktioniert GPS möglicherweise nicht stabil. Der Quantenkompass dürfte eine wichtige Alternative werden.
Bei diesem Flugtest installierte das Forschungsteam das Lumberjack-Gerät zum ersten Mal auf einer echten Flugplattform, um seine Leistung in der tatsächlichen Betriebsumgebung zu überprüfen. Die Testergebnisse zeigen, dass das System während des Flugs kontinuierlich geomagnetische Informationen messen und die Positionierungsaufgabe erfolgreich abschließen kann.
Das Herzstück dieser Fähigkeit ist die Quantenmagnetometer-Technologie. Das Gerät nutzt Quanteneffekte, um extrem schwache Magnetfeldänderungen zu erkennen, und seine Empfindlichkeit ist viel höher als bei herkömmlichen Magnetsensoren. In der Vergangenheit waren solche Systeme oft sperrig und komplex und konnten nur in einer Laborumgebung betrieben werden. Dieser Test beweist, dass die entsprechende Technologie begonnen hat, sich in Richtung Praxistauglichkeit zu bewegen.
Forscher wiesen darauf hin, dass Lumberjack nicht nur ein neuartiges Navigationstool darstellt, sondern auch eine Schlüsselkomponente des zukünftigen „GPS-freien Navigationssystems“ darstellt. Da sich Drohnen, autonome Luftfahrzeuge und autonome Fahrsysteme ständig weiterentwickeln, wächst der Bedarf an äußerst zuverlässigen Navigationsfunktionen weiter. Im Falle eines GPS-Ausfalls oder einer GPS-Störung kann die Quantennavigation zu einem wichtigen Schutzmittel werden.
Zusätzlich zu militärischen Anwendungen wird damit gerechnet, dass verwandte Technologien in Zukunft auch im zivilen Bereich Einzug halten werden. Spezielle Umgebungen wie die Hochseeluftfahrt, Polarflüge und Tiefseeeinsätze können von einer Navigationstechnologie profitieren, die nicht auf Satellitensignalen basiert.
DARPA glaubt, dass diese Flugüberprüfung beweist, dass Quantensensoren begonnen haben, von der Phase der Grundlagenforschung in die Phase der technischen Anwendung überzugehen. Obwohl die Ausrüstung noch weit vom vollständigen Einsatz entfernt ist, beschleunigt sich die Reife der entsprechenden Technologien.
Brancheninsider sagten, dass GPS in den letzten Jahrzehnten fast zur Infrastruktur der modernen Navigation geworden sei. Da die Nachfrage nach elektronischer Kriegsführungstechnologie, Signalinterferenzfähigkeiten und autonomen Systemen weiter steigt, suchen Länder nach „anderen Navigationslösungen als GPS“. Quantenkompasse gelten derzeit als eine der vielversprechendsten Kandidatentechnologien.
Mit dem erfolgreichen Abschluss dieses Flugtests wandelt sich die Quantennavigation schrittweise von einem Laborkonzept zu einem realen und realisierbaren technischen System. Wenn in Zukunft eine weitere Miniaturisierung und groß angelegte Anwendungen erreicht werden können, könnten menschliche Navigationsmethoden nach der Satellitennavigation eine neue große Veränderung einleiten.
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