هواپیمای فضایی مرموز X-37B بالاخره می‌خواد ناوبری کوانتومی رو امتحان کنه – شاید روزی جای GPS رو بگیره!

یه خبری فوق‌العاده جالب از دنیای فضا و تکنولوژی دارم براتون! قراره هواپیمای فضایی مرموز و تقریبا رازآلود آمریکا یعنی X-37B (که بهش می‌گن “هواپیمای بدون سرنشین مدارگرد”) تو مرداد ۱۴۰۴ (August 2025)، هشتمین سفرش به فضا رو شروع کنه. البته بخش زیادی از مأموریت‌های این وسیله فوق‌سریه و کسی دقیق نمی‌دونه اون بالا چه کارهایی می‌کنه. ولی یه چیزش قطعیه: X-37B میشه گفت آزمایشگاهی متحرکه برای آزمون بخشیدن به فناوری‌های خیلی پیشرفته، چیزهایی که شاید آینده دنیای ما رو تغییر بدن.

حالا بریم سراغ جذاب‌ترین قسمت ماجرا: این دفعه قراره یه دستگاه ناوبری کوانتومی روی X-37B تست بشه. بزارین توضیح بدم، ناوبری کوانتومی یعنی استفاده از قوانین عجیب‌وغریب دنیای کوانتوم برای پیدا کردن مسیر و موقعیت؛ مثلاً گفتن Quantum Inertial Sensor یعنی یه سنسور بر پایه مکانیک کوانتومی که به کمکش می‌تونی راهت رو بدون نیاز به هیچ ماهواره یا سیگنال خارجی پیدا کنی.

تا الآن هممون GPS رو می‌شناسیم – همون سیستمی که تو گوشیمون، هواپیماها یا حتی زیر دریایی‌ها برای پیدا کردن موقعیت ازش استفاده می‌کنن. ولی مشکلش اینه که همه‌جا کار نمی‌کنه: مثلاً تو اعماق دریا به درد نمی‌خوره یا حتی توی اعماق فضا وقتی خیلی از زمین دور شدی، سیگنالاش قطع میشه. از اون طرف، گاهی هم توی جنگ‌ها یا شرایط خاص ممکنه سیگنال GPS رو مختل یا فیک کنن (به این میگن jam یا spoof). پس تصور کن چقدر حیاتی میشه یه راه جدید برای ناوبری که کاملاً مستقل باشه.

تا الآن برای ناوبری مستقل از چیزی به نام سیستم ناوبری اینرسی (که بهش INS هم میگن) استفاده می‌کردن. این سیستم با ژیروسکوپ و شتاب‌سنج، بر اساس شتاب و چرخش وسیله، مسیریابی می‌کنه. حالا یه مثال: فرض کن تو ماشین نشستی، چشماتو بستی ولی هنوز حس می‌کنی ماشین کی می‌پیچه یا سرعت می‌گیره و کم می‌کنه – مغزت با همین اطلاعات می‌تونه حدوداً متوجه بشه کجایی. سیستم ناوبری اینرسی هم همینطوره، اما ایرادش اینه که با گذشت زمان چون یه مقدار خطا جمع میشه، کم‌کم موقعیت رو گم می‌کنی و مجبور میشی دوباره با GPS یا چیز دیگه‌ای تصحیحش کنی.

حالا اینجاست که کوانتوم وارد بازی میشه! بذار یه کم درباره فیزیک کوانتوم هم بگم: دنیای عجیب ذرات ریز که گاهی همزمان چند حالت مختلف دارن یا مثل موج رفتار می‌کنن. مثلاً “گربه شرودینگر” رو شنیدی؟ اون داستان معروفیه که میگه گربه می‌تونه همزمان زنده و مرده باشه! حالا تو دنیای واقعی، دقیقاً همین حالت‌ها رو رو اتم‌ها داریم. وقتی اتم‌ها رو خیلی خیلی سرد می‌کنن (در حد نزدیک صفر مطلق)، می‌تونن دوحالت همزمان داشته باشن و مثل موج رفتار کنن. این دقیقا چیزی‌یه که تو سنسور کوانتومی استفاده میشه.

تو این آزمایش X-37B، از یه تکنولوژی استفاده کردن به اسم Atom Interferometry. یعنی چی؟ یعنی اتم‌ها رو با لیزر تا حد ممکن سرد می‌کنن که دیگه تقریبا هیچ حرکتی نداشته باشن و بعد به کمک لیزر اون رو به دو مسیر می‌فرستن (فرض کن یه اتم داره همزمان از دو راه مختلف می‌ره!) و بعد دو مسیر رو دوباره به هم وصل می‌کنن. چون اتم الان مثل موج شده، وقتی دو موج به هم می‌رسن مثل امواج آب به هم برخورد می‌کنن و یه الگو ایجاد میشه. این الگو دقیقاً بر اساس حرکتی که اتم‌ها طی کردن تغییر می‌کنه – یعنی حتی کوچکترین چرخش یا شتاب رو بتونی توش تشخیص بدی!

حالا چرا اینقد مهمه؟ چون سیستم‌های کوانتومی، نسبت به سیستم‌های مکانیکی نسل قبل (مثل INSهای معمولی)، هزار بار (یا حتی چند هزار برابر) دقیق‌تر، کم‌خطاتر و پایدارترن. چون اتم‌ها همیشه یکجورن، مثل قطعات الکترونیکی یا مکانیکی خراب و فرسوده نمیشن! یعنی یه ناوبری دقیق برای مدت طولانی، بدون نیاز به هیچ مرجع بیرونی. خیالت راحت!

جالب اینجاست که قبلاً تنها آزمایش‌های علمی انجام شده بودن، مثلاً ناسا یک آزمایشگاه به اسم Cold Atom Laboratory فضا فرستاد یا آلمان هم MAIUS-1 رو تست کرد. ولی تمرکز اصلیشون روی فیزیک پایه بود، نه ناوبری واقعی. حالا تجربه X-37B فرق داره: این برای یه دستگاه عملیاتی طراحی شده، جمع‌وجور و مقاوم، که قراره بتونه واقعا توی ماموریت‌های طولانی به درد بخوره و مسیر رو نشون بده. به زبان ساده یعنی این فناوری داره از آزمایشگاه میاد بیرون و آماده استفاده توی دنیای واقعی – چه نظامی، چه غیرنظامی.

این فناوری برای ارتش، مخصوصاً نیروی فضایی آمریکا، خیلی حیاتیه – مثلاً وقتی GPS قطع بشه یا تو شرایط جنگی باشی. اما برای سفر به ماه، مریخ یا حتی جاهای خیلی دورتر تو فضا هم همینقدر مهمه؛ چون اونجا دیگه خبری از سیگنال GPS یا هر مرجع زمینی نیست و باید یه سیستم مستقل و فوق‌العاده دقیق داشته باشی.

فناوری کوانتومی فقط این نیست؛ این روزها هر جا اسم Quantum میاد خیلیا یاد کامپیوتر کوانتومی میفتن، ولی در عمل چیزایی مثل کوانتوم سنسور یا ساعت کوانتومی هم هستن که قراره زودتر وارد زندگی‌مون بشن. کشورهایی مثل آمریکا، چین و انگلیس کلی سرمایه روی توسعه ناوبری کوانتومی گذاشتن. حتی در سال ۲۰۲۴، شرکت Boeing (بوئینگ) و AOSense تونستن اولین تست ناوبری کوانتومی رو روی یه هواپیما واقعی و برای مدت حدود ۴ ساعت کاملاً بدون GPS اجرا کنن! همین امسال هم انگلیس اولین پرواز کوانتومی خودش رو روی هواپیمای مسافری آشکارا برگزار کرد.

حالا که X-37B می‌خواد نسخه پیشرفته‌تر این سیستم رو تو فضا امتحان کنه، اگه موفق شه، شاید نقطه عطفی توی آینده ناوبری فضایی باشه. هرچند چون پروژه نظامیه، بعیده خیلی سروصدا کنن و خبرهای دقیق بدن. اما واقعاً اگه این فناوری بگیره، یه جهش بزرگ برای ناوبری تو فضا و حتی روی زمین به حساب میاد و شاید آینده‌ای بسازیم که دیگه لازم نباشه نگران قطع شدن یا هک شدن GPS باشیم.

راستی، این فقط یکی از ماجراهای جذابِ هواپیمای فضایی X-37B بود. جالبه بدونی مأموریت قبلیش ۴۳۴ روز (بله درست خوندی، بیش از یک سال!) بدون سروصدا تو فضا بود و تازه برگشت – پس تا بعدی‌ها آماده باش که کلی شگفتی در راهه!

منبع: +