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Un espacio de espacio militar de los EE. UU., El vehículo de prueba orbital X-37B, se embarcará en su octavo vuelo en el espacio el 21 de agosto de 2025. Gran parte de lo que hace el X-37b en el espacio es secreto. Pero sirve en parte como una plataforma para experimentos de vanguardia.
Uno de estos experimentos es una alternativa potencial al GPS que utiliza la ciencia cuántica como herramienta para la navegación: un sensor de inercia cuántica.
Los sistemas basados en satélite como GPS son omnipresentes en nuestra vida cotidiana, desde mapas de teléfonos inteligentes hasta aviación y logística. Pero el GPS no está disponible en todas partes. Esta tecnología podría revolucionar cómo la nave espacial, los aviones, los barcos y los submarinos navegan en entornos donde el GPS no está disponible o está comprometido.
En el espacio, especialmente más allá de la órbita de la Tierra, las señales GPS se vuelven poco confiables o simplemente desaparecen. Lo mismo se aplica bajo el agua, donde los submarinos no pueden acceder al GPS en absoluto. E incluso en la tierra, las señales GPS pueden ser apretado (obstruido), falsificado (Hacer que un receptor GPS piense que está en una ubicación diferente) o deshabilitado, por ejemplo, durante un conflicto.
Esto hace que la navegación sin GPS sea un desafío crítico. En tales escenarios, tener sistemas de navegación que funcionan independientemente de cualquier señal externa se vuelve esencial.
Tradicional sistemas de navegación inercial (Ins), que usan acelerómetros y giroscopios para medir la aceleración y rotación de un vehículo, proporcionan navegación independiente, ya que pueden estimar la posición rastreando cómo se mueve el vehículo con el tiempo. Piense en sentarse en un automóvil con los ojos cerrados: aún puede sentir giros, paradas y aceleraciones, que su cerebro integra para adivinar dónde está con el tiempo.
Eventualmente, sin embargo, sin señales visuales, se acumularán pequeños errores y perderá por completo su posicionamiento. Lo mismo ocurre con los sistemas clásicos de navegación inercial: a medida que se acumulan pequeños errores de medición, se desvían gradualmente del curso y necesitan correcciones de GPS u otras señales externas.
Donde la cuántica ayuda
Si piensas en física cuánticaLo que puede venir a su mente es un mundo extraño donde las partículas se comportan como olas y el gato de Schrödinger está muerto y vivo. Estos experimentos de pensamiento describen genuinamente cómo se comportan pequeñas partículas como los átomos.
A temperaturas muy bajas, los átomos obedecen las reglas de la mecánica cuántica: se comportan como ondas y pueden existir en múltiples estados simultáneamente, dos propiedades que se encuentran en el corazón de los sensores de inercia cuántica.
El sensor de inercia cuántica a bordo El X – 37B utiliza una técnica llamada interferometría de átomodonde los átomos se enfrían a la temperatura de cero casi absoluto, por lo que se comportan como olas. Usando láseres ajustados, cada átomo se divide en lo que se llama un estado de superposición, similar al gato de Schrödinger, de modo que viaja simultáneamente a lo largo de dos caminos, que luego se recombinan.
Dado que el átomo se comporta como una onda en la mecánica cuántica, estas dos rutas interfieren entre sí, creando un patrón similar a las ondas superpuestas en el agua. En este patrón codificado se encuentra información detallada sobre cómo el entorno del átomo ha afectado su viaje. En particular, los cambios más pequeños en movimiento, como las rotaciones o aceleraciones del sensor, dejan marcas detectables en estas “ondas” atómicas.
En comparación con los sistemas clásicos de navegación inercial, los sensores cuánticos ofrecen órdenes de magnitud mayor sensibilidad. Debido a que los átomos son idénticos y no cambian, a diferencia de los componentes mecánicos o la electrónica, son mucho menos propensos a la deriva o el sesgo. El resultado es la navegación de larga duración y alta precisión sin la necesidad de referencias externas.
La próxima misión X -37B será la primera vez que este nivel de navegación de inercia cuántica se prueba en el espacio. Misiones anteriores, como Laboratorio de Atom Cold Atom de la NASA y La agencia espacial alemana Maius-1tener interferómetros de átomos volados en órbita o vuelos suborbitales y demostrar con éxito la física detrás de la interferometría de átomo en el espacio, aunque no específicamente para fines de navegación.
Por el contrario, el experimento X-37B está diseñado como una unidad de navegación inercial compacta, de alto rendimiento y resistente para el mundo real, misiones de larga duración. Mueve la interferometría del átomo de los reinos de la ciencia pura y en una aplicación práctica para aeroespacial. Este es un gran salto.
Esto tiene implicaciones importantes para el vuelo espacial militar y civil. Para la fuerza espacial de los Estados Unidos, representa un paso hacia una mayor resiliencia operativa, particularmente en escenarios donde se podría negar GPS. Para la futura exploración espacial, como la luna, Marte o incluso el espacio profundo, donde la autonomía es clave, un sistema de navegación cuántica podría servir no solo como una copia de seguridad confiable sino incluso como un sistema primario cuando las señales de la Tierra no están disponibles.
La navegación cuántica es solo una parte de la ola actual y más amplia de tecnologías cuánticas que se trasladan de la investigación de laboratorio a aplicaciones del mundo real. Si bien la computación cuántica y la comunicación cuántica a menudo roban los titulares, es probable que sistemas como relojes cuánticos y sensores cuánticos sean los primeros en ver un uso generalizado.
Países como Estados Unidos, China y el Reino Unido están invirtiendo fuertemente en la detección de inercia cuántica, con recientes pruebas de aire y submarinos que muestran una gran promesa. En 2024, Boeing y Aosense dirigieron el mundo Primera prueba de navegación de inercia cuántica en vuelo A bordo de un avión tripulado.
Esto demostró una navegación continua sin GPS durante aproximadamente cuatro horas. Ese mismo año, el Reino Unido realizó su primer reconocido públicamente prueba de vuelo de navegación cuántica en un avión comercial.
Este verano, la misión X -37B traerá estos avances al espacio. Debido a su naturaleza militar, la prueba podría permanecer callada y no publicada. Pero si tiene éxito, podría recordarse ya que el momento en que la navegación espacial dio un salto cuántico hacia adelante.
Proporcionado por la conversación
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Cita: la alternativa cuántica a la navegación GPS se probará en Spaceplane militar de EE. UU. (2025, 14 de agosto) recuperada el 14 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-quantum-alternative-gps-military spaceplane.html
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