Навигация самолетов давно опирается на спутниковую систему GPS и аналогичные глобальные сервисы. Они передают радиосигналы между спутниками и Землей. Эти сигналы позволяют определять точное положение в пространстве.
Но у такого подхода есть слабое место. Радиоволны от спутников слишком слабы. Их легко заглушить или подделать. Именно это произошло в 2024 году, когда мир столкнулся с масштабными атаками на GPS — хакеры подменяли сигналы, сбивая с курса трансатлантические рейсы. Из-за этого возникли задержки и риски безопасности.
Чтобы избежать таких ситуаций, на борту самолетов используют резервные навигационные системы. Они работают без GPS — например, с помощью датчиков движения, доплеровского радара или лидаров. Но у всех этих решений точность существенно ниже, чем у GPS.
Теперь ученые предложили альтернативу. Австралийская компания Q-CTRL представила MagNav — первую квантовую навигационную систему для авиации. Устройство размером с коробку из-под обуви использует магнитное поле Земли вместо спутников. В основе технологии — квантовый магнитометр. Внутри прибора находятся атомы, которые действуют как микроскопические стрелки компаса. Лазерные лучи считывают их ориентацию, определяя направление и силу магнитного поля.
«Атомы реагируют на малейшие изменения — это позволяет создавать карту маршрута с высокой точностью», — объяснил Майкл Бирчук (Michael Biercuk), основатель Q-CTRL.
Искусственный интеллект в MagNav сравнивает показания с магнитной картой Земли и данными стандартных датчиков самолета. Система фильтрует «шум» от бортовой электроники и работает даже в условиях помех.
В феврале 2025 года MagNav протестировали на небольшом самолете. В лучшем случае устройство определило местоположение с погрешностью 22 метра. В среднем точность колебалась в пределах сотен метров. Для сравнения: обычный GPS дает погрешность 3–5 метров, но при блокировке сигналов резервные системы уступают MagNav в 50 раз. Датчики движения, доплеровские радары и лидары проигрывают квантовому сенсору в 10 раз.
Представлены роботы, которые смогут собирать самолеты и даже космические базы из мелких деталей
Однако у технологии есть ограничения. Эффективность MagNav зависит от детальных магнитных карт, которые есть не для всех регионов. Над океаном или в районах со слабым магнитным полем навигация усложняется — как плавание в открытом море без компаса.
Q-CTRL уже сотрудничает с оборонными ведомствами Австралии, Великобритании, США и Airbus. В ближайших планах — испытания на военных дронах и пассажирских лайнерах. Если тесты пройдут успешно, квантовые системы появятся в авиации к концу десятилетия.
Квантовая навигация не заменит GPS, но станет надежным щитом против кибератак и сбоев. Магнитные карты Земли, дополненные искусственным интеллектом, открывают новую эру в авиации — эру, где самолеты не потеряются даже в «цифровой темноте».
Исследование, в котором подробно описывается технология, опубликовано на сайте электронного архива препринтов и научных статей arXiv.org.