Американські дрони навчили орієнтуватися без GPS за магнітним полем Землі

Американська компанія Northrop Grum­man провела успішні льотні випробування квантової навігаційної системи на борту дрона Lum­ber­jack. Система орієнтується за магнітним полем Землі — без жодного зв’язку із супутниками, що робить її принципово несприйнятливою до глушіння та підміни сигналу.

GPS давно став вразливим місцем будь-якої армії, що покладається на безпілотники. Противник може заглушити або підробити супутниковий сигнал, а в умовах міського бою, глибоких ущелин чи приполярних районів навіть природні перешкоди здатні позбавити дрон точного позиціонування. Для бойових і розвідувальних платформ, де кожен метр має значення, це критична проблема.

Розроблена спільно з компанією Sand­box­AQ система AQNav вирішує її способом, що нагадує стародавню морську навігацію. Колись моряки в туман визначали своє місцезнаходження, порівнюючи глибини під кілем із детальними картами морського дна. Нова система робить те саме, але в тривимірному просторі: фіксує мікроваріації магнітного поля — напруженість, відхилення від магнітного півночі, нахил — і звіряє їх із великою базою даних за допомогою ШІ-моделі.

Серцем системи є оптично накачуваний магнітометр (OPM). Він містить невелику скляну камеру з атомами лужного металу — рубідію, цезію або калію, — які підсвічуються поляризованим лазером. Зовнішнє магнітне поле змушує збуджені атоми коливатися, а вимірювання цих коливань дає змогу визначити напруженість і орієнтацію поля з точністю до 10⁻¹⁵ Тесла. При цьому система працює за кімнатної температури — рідкий гелій і громіздкі системи охолодження не потрібні.

Сам дрон Lum­ber­jack важить близько 36 кг порожнім і не більше 131 кг у спорядженому вигляді — компактна платформа, де кожен кілограм на рахунку. Вартість одного апарату оцінюється у 75 000–100 000 доларів, і додавання квантової навігації суттєво підвищує його бойову цінність без різкого зростання ціни.

Випробування також підтвердили сумісність квантового навігатора з системою візуальної навігації, а модульна архітектура дозволила перейти від концепції до льотних тестів менш ніж за місяць. За словами керівника програми Lum­ber­jack Макса Шустера, ціль — дати автономним платформам повноцінні можливості навіть там, де GPS недоступний або скомпрометований.