Navigation: Britische U-Boote sollen Quantennavigation bekommen
Das britische Militär entwickelt ein neuartiges Navigationssystem, das viel genauer sein soll als das heutige Satellitennavigationssystem Global Positioning System (GPS). In zwei Jahren soll das System erstmals auf einem U-Boot eingesetzt werden. Entwickelt wird es von der Defence Science and Technology Laboratory(öffnet im neuen Fenster) (DSTL), der Forschungsagentur des britischen Verteidigungsministeriums.
Die U-Boote sollen mit Quantenbeschleunigungsmessern ausgestattet werden, die die Bewegungen des Bootes unter Wasser erfassen. Daraus soll dann die Position des U-Bootes errechnet werden, berichtet das britische Wissenschaftsmagazin New Scientist(öffnet im neuen Fenster) . Unter Wasser steht GPS nicht zur Verfügung.
Atome in der Laserfalle
Das Team um Neil Stansfield fängt in einer Vakuumkammer mit einem Laser Rubidium-Atome ein. Diese werden dadurch bis auf fast auf den absoluten Nullpunkt gekühlt – für die Entdeckung dieses Effekts erhielten Steven Chu, Claude Cohen-Tannoudji und William Daniel Phillips 1997 den Nobelpreis in Physik.
Die so gekühlten Atome nehmen einen Quantenzustand an, der leicht durch eine Kraft von außen gestört werden kann. Ein zweiter Laser beobachtet die Atomwolke und zeichnet Störungen auf. Daraus können die Kräfte errechnet werden, die auf das Schiff einwirken.
Meter statt Kilometer
Auch heute nutzen U-Boote, wenn sie tauchen, schon Beschleunigungsmesser, die jede Bewegung des Bootes registrieren, bis es wieder auftaucht. Besonders genau sei das jedoch nicht, sagte Stansfield dem New Scientist: Wenn ein U-Boot einen Tag ohne GPS sei, liege die Abweichung beim Auftauchen im Bereich von einem Kilometer. "Ein Quantenbeschleunigungsmesser wird das auf einen Meter reduzieren."
Das DSTL-Team baut derzeit an einem Prototyp des Systems. Der soll 2015 fertig sein und zunächst an Land getestet werden. Er kann allerdings nur Störungen in einer Achse erfassen. Damit das System alle drei Achsen erfassen kann, sind weitere Laser und mehr Atome nötig.
Überdimensionierter Schuhkarton
Der Prototyp wird auch noch recht groß sein – der New Scientist vergleicht ihn mit einer einen Meter großen Schuhschachtel. Wenn das System funktioniere und sie es verstanden hätten, wollten sie sich daran machen, es zu miniaturisieren, sagt Stansfield. Anwendungsmöglichkeiten gibt es genug: vom U-Boot über das Auto, vielleicht sogar das Smartphone, bis hin zu Lenksystemen für Raketen.
Die DSTL-Wissenschaftler sind nicht die einzigen, die an einem Quantennavigationssystem arbeiten: Forscher in Australien, China und den USA entwickeln ebenfalls solche Systeme.