Quantum-Navigation 19.01.2015, 10:18 Uhr

Britisches Verteidigungsministerium forscht an Supernavigation für U-Boote

U-Boote der britischen Marine könnten zukünftig mit einem Quantum-Kompass fahren. Er arbeitet mit gekühlten Ionen, die auf das Erdmagnetfeld reagieren. Für Feinde ist das Navigationssystem unauffindbar. 

Computergrafik eines geplanten Atom-U-Boots: Die Royal Navy interessiert sich für die Quantum-Navigation, da U-Boote bislang aus Sicherheitsgründen während wochenlanger Fahrten auf verräterisches GPS verzichten müssen. Dabei verfehlen sie Ziele um bis zu 30 Kilometer.

Computergrafik eines geplanten Atom-U-Boots: Die Royal Navy interessiert sich für die Quantum-Navigation, da U-Boote bislang aus Sicherheitsgründen während wochenlanger Fahrten auf verräterisches GPS verzichten müssen. Dabei verfehlen sie Ziele um bis zu 30 Kilometer.

Foto: Royal Navy

GPS-Satelliten sind heute das mit Abstand weitverbreitetste Navigationssystem für militärische und zivile Nutzer. Es ist allerdings von der Nachfrage her völlig überlastet und zugleich auch relativ leicht zu stören. Also suchen Militärs nach neuen, präziseren und vor allem nicht störbaren Navigationssystemen. Für das britische Militär stellt inzwischen die sogenannte Quantum-Navigation das vorrangigste wehrtechnische Forschungsprojekt dar. Die Experten gehen davon aus, dass ein solches unstörbares System in drei bis fünf Jahren auf breiter Basis eingeführt werden kann.

Gekühlte Ionen reagieren auf elektromagnetische Fluktuation der Erde

Bei der Quantum-Navigation werden in einen Chip eingesperrte Ionen gekühlt. Das macht sie sensibel für die elektromagnetische Fluktuation der Erde. Wird die Einwirkung dieser Fluktuationen auf den Chip gemessen, so lässt sich der Standort des Chips – und damit der des Schiffs oder Fahrzeugs – bestimmen. Ein sogenannter Quantum-Kompass kann seinen eigenen Standort selbst herausfinden, ohne dass er dabei mit bisher bekannten Techniken gestört werden kann.

Quantum-Navigation arbeitet mit in einem Chip eingesperrten Ionen. Sie sind gekühlt und reagieren auf die elektromagnetische Fluktuation der Erde. Ein Quantum-Kompass könnte mit bisher bekannter Technik nicht gestört werden.

Quantum-Navigation arbeitet mit in einem Chip eingesperrten Ionen. Sie sind gekühlt und reagieren auf die elektromagnetische Fluktuation der Erde. Ein Quantum-Kompass könnte mit bisher bekannter Technik nicht gestört werden.

Foto: Royal Navy

Das britische Verteidigungsministerium hat mit der Forschung zwei Einrichtungen betraut. Das ist das Proton Down Laboratorium, das traditionell besonders auf militärische Forschungsbelange ausgerichtet arbeitet, und das ganz auf Messtechnik konzentrierte National Physical Laboratory (NPL). Im Dezember 2014 hat der britische Finanzminister, George Osborne, zudem ein Quantum Technologies Programm der Regierung bekanntgegeben, das unabhängig von den Aufwendungen des Verteidigungsministeriums mit 350 Millionen Euro dotiert ist.

Britische Marine drängt auf Einführung der Quantum-Navigation

Besonders die britische Marine drängt auf die baldige Einführung der Quantum-Navigation. Ihr Problem sind die monatelangen Unterwasserfahrten der nuklear angetriebenen Unterseeboote. Niemand darf wissen, wo die Boote gerade sind. Das erzwingt den Verzicht auf jegliche Kommunikation während der Fahrt. Selbst die modernsten Navigationshilfen lassen es aber an Genauigkeit mangeln, wenn über viele Wochen keine Datenabstimmung mit GPS oder anderen Informationsquellen möglich ist. Die Royal Navy geht von Abweichungen von bis zu einem Kilometer am Tag aus. Das bedeutet, dass das einzelne Boot nach nur einem Monat Unterwasserfahrt bis zu 30 Kilometer von jenem Punkt entfernt sein kann, den die Besatzung als Standort zu kennen glaubt. Die amerikanische Marine kämpft mit ähnlichen Problemen.

Die mit diesen Arbeiten betrauten Forscher gehen davon aus, dass auf Dauer die Quantum-Navigation auch Nutzen auf zivilem Gebiet mit sich bringen wird, da sie eine äußerst präzise Navigation auch ohne die aufwändigen Satellitennetze bieten kann. Sie wird daher als Ersatz für GPS-Systeme verstanden und könnte eines Tages sogar in jedes Smartphone installiert sein.

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