無需衛星，這個鱷梨大小的真空室也能提供GPS級導航

桑迪亞國家實驗室正在開發一個由鈦和藍寶石製成、鱷梨般大小的真空室，它將有朝一日可以在不需要衛星的情況下通過使用量子機械傳感器帶來GPS級別的導航。在短短的幾十年裡，GPS已經從一項軍事技術變成了許多日常應用，現在，現代社會都依賴於它。然而，在高極緯度地區或深山峽谷等地方，GPS並不總是可用，它可以會被幹擾或欺騙。

GPS和類似系統的脆弱性在於它們對環繞地球的衛星羣的依賴性。這些衛星發出與原子鐘同步的有時間標記的信號。通過利用這些信號，像手錶一樣小的GPS接收器可以利用衛星信號經過頭頂時的多普勒效應對接收器的位置和速度進行極其精確的定位。如果這些信號發生中斷或遭受損壞，那麼系統就會失效。

而另一種方法是一種最初在第二次世界大戰期間爲軍用火箭開發的技術，它通常在潛水艇在水下時用於尋找方向。這種方法被稱爲慣性導航，這是一個完全獨立的系統，使用陀螺儀和加速計來計算導航設備跟固定的已知位置的關係。

據瞭解，它是通過測量設備沿所有三個軸的每一次旋轉和移動來做到這一點。如果這些測量足夠精確，其結果可以跟GPS相媲美。

問題是，像GPS一樣，慣性制導系統必須非常精確並具有相同的原子鐘級別的計時功能。這在現有的系統中是可能的，這些系統使用機械陀螺儀或用激光穿過銣原子氣體雲來測量量子效應，但這些都要依賴於沉重而昂貴的真空系統，這些系統要清除可能破壞測量的任何空氣分子。

針對這種情況，桑迪亞團隊的方法是採用定製的、堅固的量子傳感器並將其設置在一個體積只有一立方厘米的室中。這個室是由鈦製成，帶有藍寶石窗口--這些材料甚至能很好地防止像氦氣這樣的氣體滲入，而不像不鏽鋼和Pyrex玻璃。

該室可以長時間保持相對堅硬的真空，不過該團隊沒有使用複雜和沉重的泵來產生這種真空，而是倒向了一種叫做吸氣劑的舊電子技術。

在桑迪亞試驗室的情況下，吸氣劑器約有鉛筆橡皮的大小並被設置在兩個伸出試驗室的狹窄管道中。目前還不能確定該室能保持多久的真空，據悉，該團隊的目標是保持一個密封和運作五年的時間。在等待的過程中，研究人員將把注意力轉向使該設備不那麼累贅、更容易製造上。