La navigazione quantistica risponde alle crescenti vulnerabilità dei sistemi GPS, offrendo alle forze militari uno strumento di posizionamento autonomo, preciso e immune alle interferenze elettroniche che caratterizzano i moderni scenari bellici.
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Un nuovo approccio alla navigazione
Le grandi potenze del mondo, del resto, stanno puntando già da un po’ di tempo alle tecnologie quantistiche da applicare al settore militare per rafforzare le proprie capacità difensive.
La Cina sta destinando alla ricerca investimenti importanti in campo quantistico, con focus su innovazione radicale e progetti “megaproject”, radar quantistici per rilevare aerei stealth e sensori quantistici per individuare sottomarini e oggetti nascosti, mentre gli Usa, nel settore sensoristico, spiccano per lo sviluppo di sensori quantistici per intelligence, sorveglianza e navigazione in zone non coperte dal GPS.
Sensori quantistici per navigazione autonoma dal GPS
È proprio nel campo della navigazione che si sta aprendo la strada a un sistema più affidabile e resistente come quello della navigazione quantistica, che potrebbe risolvere il problema delle interferenze GPS dell’esercito. Mentre gli appaltatori militari statunitensi stanno lanciando nuovi satelliti GPS che utilizzano segnali più forti e intelligenti e gli ingegneri stanno lavorando per fornire informazioni di navigazione migliori basate su altre fonti, come le trasmissioni cellulari e i dati visivi, si sta lavorando a realizzare sensori ultrasensibili, basati sulla natura quantistica della luce e degli atomi, per la navigazione indipendente dai satelliti.
Una soluzione alle interferenze GPS
Con l’aumentare delle vulnerabilità della navigazione satellitare GPS, la ricerca sta facendo grandi progressi sulla navigazione quantistica e di recente la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) degli Stati Uniti e la sua Defense Innovation Unit hanno annunciato nuovi finanziamenti per testare la tecnologia sui veicoli militari e prepararsi al suo impiego operativo.
Le interferenze GPS come arma nella guerra in Ucraina
Dall’invasione ucraina da parte della Russia nel febbraio del 2022, le interferenze GPS sono state utilizzate da Mosca per colpire migliaia di aerei, uno degli ultimi episodi risale a settembre scorso e ha visto coinvolto un aereo militare spagnolo su cui volava il ministro della difesa verso una base in Lituania.
Le trasmissioni radio che hanno disturbato il GPS, e non razzi o proiettili antiaerei, sono stati gli strumenti utilizzati per attaccare il veicolo, che è riuscito ad atterrare in sicurezza, ma i disagi sul traffico aereo che creano interferenze e spoofing, l’inganno di un ricevitore GPS che fa credere di essere in un altro luogo, sono sempre più in aumento.
Dalla navigazione inerziale a quella quantistica
Se la navigazione che traccia il percorso dal punto di partenza e registra velocità, direzione e durata del viaggio, quella nota come “inerziale“, potrebbe presentare delle incertezze nelle misurazioni, che poi si accumulano nel tempo, provocando grandi errori, così come i sensori economici, che, anzi, possono produrre livelli di incertezza anche doppi, una versione più accurata della navigazione inerziale utilizza, invece, sensori che si basano sul comportamento quantistico delle particelle subatomiche per misurare con maggiore precisione l’accelerazione, la direzione e il tempo.
Infleqtion testa giroscopi e accelerometri quantistici
L’azienda statunitense Infleqtion, tra le tante, sta sviluppando giroscopi quantistici, che tracciano la posizione di un veicolo, e accelerometri quantistici, che possono rivelare la distanza percorsa.
A ottobre è stato già eseguito un primo test di una nuova generazione di sensori inerziali che utilizzano un flusso costante di atomi, invece di impulsi, consentendo una navigazione continua ed evitando lunghi tempi morti.
Inoltre, la stessa azienda ha realizzato un orologio atomico, chiamato Tiqker, che può aiutare a determinare la distanza percorsa da un veicolo, che ha già superato i test sui voli nel Regno Unito, sui veicoli terrestri dell’esercito statunitense nel New Mexico e, alla fine di ottobre, su un sottomarino drone.
I progressi della navigazione GPS
L’avanzamento della navigazione quantistica non ha scoraggiato i progressi nel campo satellitare.
Nuovi segnali GPS resistenti alle interferenze
Infatti, i moderni satelliti GPS III includono nuovi segnali civili chiamati L1C e L5, che dovrebbero essere più precisi e più difficili da disturbare e falsificare rispetto ai segnali attuali. L’M-Code è una nuova forma di segnale GPS, in fase di implementazione, molto più resistente ai sistemi tradizionali, mentre il Regional Military Protection è un fascio GPS mirato che sarà limitato a piccole aeree geografiche e sarà disponibile quando la generazione di satelliti GPS IIIF sarà in orbita, con il primo lancio previsto per il 2027.
Satelliti in orbita bassa e fusione delle tecnologie
Oltre a sviluppare sistemi più avanzati, si sta anche pensando di utilizzare i satelliti di navigazione in orbita terrestre bassa, in cui orbita la costellazione Starlink di SpaceX, e non l’orbita terrestre media che usa il GPS. In questo modo, essendo gli oggetti più vicini alla Terra, i segnali sono più forti, pertanto più difficili da disturbare e falsificare. Inoltre, la velocità maggiore in cui si muovono i satelliti in orbita bassa favorisce la protezione dalla loro falsificazione e il blocco più rapido della loro posizione, aiutando “la convergenza del segnale“, secondo Lotfi Massarweh, ricercatore di navigazione satellitare presso l’Università Tecnica di Delft, nei Paesi Bassi. Quest’ultimo ritiene che sarà determinante la combinazione di tutte le tecnologie, dalla satellitare alla quantistica, una sorta di “fusione dei sensori“. In ogni caso, “Se la tecnologia quantistica offre davvero ciò che vediamo nella letteratura, se è stabile per una settimana anziché per decine di minuti, a quel punto sarà una vera e propria rivoluzione”.
