美国开始研制实用化量子惯导系统 可部分取代GPS

美国《防务新闻》4月15日报道,美国国防部创新局(缩写,DIU,Defense Innovation Unit 在国会2017年质疑DARPA效率之后新设立的机构)当天宣布,他们将启动量子导航卫星研制。

据称,量子导航卫星将可以为在GPS信号所无法覆盖的太空中的卫星提供精确的导航定位与授时,同时,它也能在GPS受到干扰失灵或系统被毁的情况下,提供精确的导航定位。负责这一项目的DIU项目经理乔治·桑代克表示,发展量子导航主要是一个技术整合项目,“这一项目的主要任务是整合已有技术和商用传感器使之能够可靠的工作。”

诺斯罗普公司核磁共振陀螺仪第二阶段样机

他表示,这是一个综合技术项目,并不涉及专门研制一种航天器。

“我们并未打算研制一种特定的平台。这种传感器将会可以在一各种平台上安装,并能够在GPS无法工作的环境下工作,或者用来在GPS能够工作的环境下增强其功能。”桑代克在声明中这样写道,“DIU已经与国防部内多个部门建立合作关系,共同发展太空量子传感器,以确保实现设计目标。”

根据计划,这个项目要求在未来24个月内造出能够上天飞行的原型机。具体而言,DIU希望这种导航系统的定位误差在外太空达到每小时小于100米,或者在地球环境下,每小时小于30米,而其尺寸小于0.1立方米。

(防务新闻报道内容编译完)

洛克希德量子磁力计样机

所谓量子导航技术,最早在2001年由麻省理工学院电子学研究实验室的几位科学家提出。目前主要发展的两种量子导航定位系统有星基量子导航系统和量子惯性导航系统。

星基量子导航定位系统实际上是基于量子通信技术,实际上这种定位系统与传统卫星定位相似,所不同的只是量子导航采用的是想干关联的量子信号,仍旧属于有源定位系统。

而此次美国DIU的描述,他们要求研制的系统不能依赖卫星发射的信号,也就是属于无源定位系统,即量子惯性导航系统。

量子惯性导航西酮的原理要比卫星量子导航技术出现的更晚,2007年,美国诺斯罗普格鲁曼公司首次研制出了第一台核磁共振陀螺仪样机。

量子陀螺仪的原理是基于量子原理,其零偏漂移理论值远低于传统陀螺仪几个数量级。

2016年,中国航天科工三院在这一领域取得突破,研制成功我国首个基于量子技术的核磁共振陀螺仪样机,这让我国成为继美国之后世界上第二个掌握此技术的国家。

目前,国内诸多航空航天领域的研制单位也正在这一技术领域开展工作。

量子陀螺仪的优势在于不依赖外界信号源,精度极高,其保密性和安全性具有无可比拟的优势——尤其是在飞行时间较短的武器引导方面,它将可以很大程度上取代GPS导航。

此前DARPA已经开始进行芯片级组合原子导航仪研制,不过这个项目的目标可能有些过于远大,要达到目标可能有一定困难,因此此次DIU项目强调通过对现有技术进行整合,尽快推出能够满足实用要求的产品

而如果将这一技术和量子卫星导航结合,每隔一段时间通过量子卫星导航对陀螺仪进行校正,那么在各种长时间航行的平台上就可以实现对卫星依赖度更低的精确导航,由于量子信号很难干扰的特性,这种方式的安全性也比容易受到干扰的GPS信号要更加可靠。

航天科工三院是我国飞航式导弹和惯性导航系统的顶尖研制单位,东风-100导弹就是他们的作品……该导弹飞行速度可达4马赫,一小时内可以飞行5000公里,如果其导航系统水平达到此次DIU所提出要求的水平,其导航偏差量小于30米,那就不需要使用复杂的地形匹配之类的系统,直接使用惯性导航即可全程静默飞行,只要末段有图像识别或者雷达引导即可



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