Австралийская компания Q-CTRL опубликовала на arXiv.org статью о первой успешной демонстрации навигации морского судна без спутниковых сигналов. Координаты определяются по неоднородностям гравитационного поля Земли — метод получил название GravNav.
Подводные горы, океанические впадины, континентальный шельф и неоднородности плотности земной коры немного меняют величину ускорения свободного падения, создавая характерный «рельеф» гравитационного поля. Сопоставляя измерения с заранее составленной картой гравитационных аномалий, система определяет местоположение судна и корректирует погрешность инерциальной навигации.
Главная сложность для чувствительного квантового прибора на борту — постоянные вибрации, качка и ускорения. Для компенсации помех квантовый датчик объединили с обычным акселерометром, а отдельно система использовала навигационный инерциальный измерительный блок.
Классические датчики хорошо отслеживают быстрые перемещения, тогда как атомный сенсор даёт стабильное опорное значение в долгосрочной перспективе. В 56-часовом стационарном испытании привязка к атомному датчику уменьшила долговременный дрейф примерно в 70 раз по сравнению с использованием только классического канала.
В основе технологии лежит квантовый датчик, чувствительным элементом которого служат атомы. В гравиметре используется облако атомов рубидия-87, взаимодействием с которыми управляют лазерными импульсами. Под действием гравитации атомы находятся в свободном падении, а возникающий фазовый сдвиг позволяет чрезвычайно точно измерять локальное ускорение свободного падения.
Испытания прошли в Коралловом море на 29-метровом судне. Квантовый гравиметр установили прямо в пассажирской каюте — он непрерывно измерял локальное ускорение свободного падения, а навигационная система сопоставляла получаемый профиль с картой гравитационных аномалий.
На маршруте длиной 83 км удалось удержать погрешность позиционирования на уровне примерно одной морской мили (1,85 км). По данным Q-CTRL, это более чем в десять раз лучше показателей резервных навигационных систем, используемых при отсутствии GNSS.
Важно, что оборудование успешно работало в обычной каюте без температурной стабилизации, гироскопической платформы и периодической калибровки. Система сохраняла работоспособность при волнении моря до четырёх баллов.
GravNav развивает идею ранее созданной системы MagNav, ориентирующейся по особенностям магнитного поля Земли. Для морской навигации гравитационный вариант удобен благодаря наличию подробных карт гравитационных аномалий океанов.
Ранее Q-CTRL уже испытывала квантовую навигационную платформу на самолётах и наземном транспорте с использованием MagNav. В 2025 году, по данным компании, она превосходила традиционные альтернативы GPS по точности вплоть до 100 раз.
Глобальные спутниковые навигационные системы неоднократно демонстрировали уязвимость перед глушением и подменой сигналов, что заставляет искать альтернативные способы определения координат. Разработками Q-CTRL уже заинтересовались военные — компания сотрудничает с DARPA, Defense Innovation Unit Минобороны США, Минобороны Австралии, Королевским флотом Великобритании и другими партнёрами AUKUS.