Buzz
Tháng Tám năm 1905, một con tàu kỳ lạ bắt đầu từ Vịnh San Francisco. Chiếc thuyền gỗ, được gọi là Galilee—cũng là tên của biển nơi Chúa Kitô, khi đi trên một chiếc thuyền, đã từng giảm nhẹ một cơn bão—đã được cải tạo để thực hiện công việc mới: Phòng đo Địa Tuyến của Viện Carnegie muốn điều này quanh Đại Tây Dương, để đo lường và bản đồ trường từ từ trái đất. Trường này quan trọng, một phần, để điều hướng. Để điều hướng không sử dụng la bàn, bạn phải biết được khoảng cách giữa phía bắc từ từ trường từ so với phía bắc tĩnh trên bản đồ của bạn. Và để làm điều đó, bạn cần một ý tưởng khá chính xác về cách trường này trải dài trên toàn cầu.
Với mục tiêu đó, người ta đã loại bỏ tất cả các bộ phận từ từ trường từ mà họ có thể từ Galilee, thay thế ví dụ như dây cáp thép bằng dây cáp lanh, và xây dựng một vị trí mới cao trên cạnh các chốt sắt của tàu, nơi thiết bị khoa học sẽ cảm nhận ảnh hưởng của chúng ít đau đớn hơn. Galilee hành hiệp qua nước biển đến năm 1908, nhưng khoa học của nó luôn đầy gian nan: Các sửa đổi vật liệu không bao giờ đủ tốt.
“Có quá nhiều kim loại trong chiếc thuyền,” nói Mike Paniccia của Cơ quan Thông tin Địa lý-Tình báo Quốc gia. Cơ quan này, NGA, hiện đang chịu trách nhiệm phân phối chính xác loại thông tin trường từ mà Galilee đang tìm kiếm. Và hiện tại, họ đang tổ chức một cuộc thi mang tên MagQuest, giai đoạn cuối bắt đầu vào ngày 18 tháng 3, để tìm kiếm cách sáng tạo, mới mẻ để thu thập dữ liệu đó. Cuộc thi liên lạc với các trường đại học, phòng thí nghiệm và các công ty tư nhân, yêu cầu họ cung cấp cách tiếp cận sáng tạo nhất để đồng bản đồ từ trường.
Quay trở lại đầu thế kỷ 20, cách 'sáng tạo mới' đơn giản là xây dựng một chiếc thuyền gạt chuột tốt hơn. Vì vậy, sớm thôi, Viện Carnegie đã xây dựng một tàu thủy riêng từ mực nước lên—được đặt tên thích hợp là Carnegie. Nó gần như không có sự can thiệp từ từ trường. Kim loại chủ yếu là đồng và đồng thau, không phản ứng với sự xoay và uốn cong của từ trường. Carnegie điều hành, thu thập dữ liệu suốt 20 năm. (Sau đó, nó nổ trong một phiên nạp nhiên liệu—RIP).
Bạn có thể tự hỏi tại sao, sau khi tạo ra 20 năm bản đồ từ trường từ, người ta cần thêm nhiều hơn. Hóa ra bạn không thể chỉ cần một lần để đồng bản đồ trường từ trái đất, vì nó đang thay đổi liên tục. Người ta phải vẽ lại và vẽ lại và vẽ lại.
Quá trình cập nhật liên tục trở nên mượt mà hơn khi máy bay có thể thu thập dữ liệu từ trường từ. Ngày nay, nhiệm vụ này chủ yếu thuộc về (lên) các vệ tinh, đọc số liệu của chúng đưa vào Mô hình từ trường thế giới, mà NGA phát hành mỗi năm khoảng năm lần (đôi khi nhanh hơn nếu trường thay đổi nhiều). Điều này là một phần của chương trình lớn hơn mang tên Hệ thống Địa hình Thế giới 1984, có các mô hình cho trọng lực và tọa độ địa lý. Nhiệm vụ của nó, theo lời Paniccia, là “định rõ Trái đất.” Hầu hết dữ liệu từ trường hiện tại đến từ vệ tinh Swarm của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu, với số byte bổ sung từ hệ thống trên cạn được gọi là Intermagnet.
Khả năng di chuyển của bạn trên thế giới mà không bị lạc đường thực sự phụ thuộc vào những đo lường này. Chắc chắn, vệ tinh GPS cho chúng ta biết vị trí hiện tại của chúng ta ở bất kỳ thời điểm nào, dù ở đâu trong rừng sâu chúng ta có thể. Nhưng có một chút rắc rối: GPS không biết bạn đang hướng về hướng nào hoặc di chuyển về phía đâu. Khi bạn thay đổi hướng, chỉ vào đường với điện thoại xuống đường bạn muốn đi, bạn không chỉ sử dụng dữ liệu GPS; bạn cũng sử dụng la bàn nội tại của điện thoại. Sự phù hợp của nó với bản đồ của bạn phụ thuộc vào từ trường từ của Trái đất. La bàn của bạn tự kiểm tra với Mô hình từ trường thế giới, tránh những tổn thương cho chính nó và chiếc ô tô của bạn.
Mô hình không chỉ giúp bạn đến từ văn phòng đến Taco Bell: Cả tàu và máy bay—dân dụ và quân sự—đều phụ thuộc vào nó. “Một trong những khách hàng lớn nhất của NGA là quân đội,” nói Paniccia. “Nếu bạn đang đi qua đại dương trên một tàu sân bay, rất quan trọng bạn biết bạn đang ở đâu và bạn không bước vào lãnh thổ của đối phương.”
Điều đó đòi hỏi thông tin từ mô hình từ trường, và do đó sử dụng dữ liệu từ nhiệm vụ Swarm. Swarm sử dụng các vệ tinh kiểu cũ: khổng lồ, đắt tiền, đầy các cảm biến đo lường nhiều thứ khác nhau, bao gồm nhưng không giới hạn vào từ trường. “Nó không được phóng với mục đích thu thập dữ liệu từ trường từ,” nói Paniccia. Hiện tại nó được tài trợ đến năm 2023 (và có thể được gia hạn thêm), nhưng nó sẽ không tồn tại mãi mãi, và nó không thuộc sở hữu của Mỹ. Vì vậy, bây giờ là thời điểm để bắt đầu nghĩ về một chiếc bẫy chuột mới, tốt hơn, có thể dựa trên Mỹ.
“Chúng tôi đang tìm kiếm cách nào là cách tốt nhất tiếp theo để có được dữ liệu,” nói Paniccia. Liệu đó có phải là các vệ tinh nhỏ, chuyên dụng? Các cảm biến nhỏ trên mặt đất? “Đó là nơi ý tưởng MagQuest này xuất phát,” ông tiếp tục. “Hãy mở nó ra.” Nhân viên của cơ quan muốn xem ai—tại một trường đại học, trong một phòng thí nghiệm, hoặc tại một công ty tư nhân—có ý tưởng lớn.
Khi cơ quan mở cuộc thi, các quan chức không chắc chắn liệu có ai có ý tưởng gì không. “Nỗi lo lớn nhất của chúng tôi khi bắt đầu cái này là chúng tôi sẽ không có đơn đăng ký nào. Hoặc hai,” nói Paniccia. Thay vào đó, trong giai đoạn đầu, họ nhận được 40 đội tham gia, tất cả đã gửi mô tả về các hệ thống họ muốn xây dựng.
10 người chiến thắng của giai đoạn đó mỗi người nhận 20,000 đô la—không có điều kiện hoặc chỉ định, chỉ là tiền mặt lạnh lẽo. Trong giai đoạn thứ hai, các đối thủ phải nghiên cứu kỹ về chi tiết của các công cụ của họ. Họ phải tạo ra các thiết kế chi tiết và kế hoạch về cách họ sẽ thu thập dữ liệu, bao gồm cả cảm biến của họ sẽ như thế nào, nó sẽ ở trên nền tảng nào và cách họ sẽ phân tích dữ liệu. Hệ thống sẽ hoạt động như thế nào? Những rủi ro của nó là gì? Và nhóm sẽ quản lý chương trình trong tương lai như thế nào? Dựa trên những kế hoạch đó, năm người chiến thắng chia nhau 1 triệu đô la.
Bây giờ, trong Giai đoạn III vừa được công bố, những người sáng tạo sẽ đưa tầm nhìn cực điểm của họ gần hơn với hiện thực, tranh giành giải thưởng 900,000 đô la. NGA không có bất kỳ nghĩa vụ nào để mua công nghệ chiến thắng, hoặc bất kỳ công nghệ đo từ trường nào khác, sau cuộc thi. Nhưng nó có thể. “Chúng tôi đã gieo hạt giống rằng ở một số điểm trong tương lai, NGA có khả năng lớn sẽ đưa ra một quy trình mua sắm chính thức cho một cái gì đó,” nói Paniccia. Người chiến thắng của MagQuest có khả năng sẽ có lợi thế trong cuộc đua cho hợp đồng giả định đó.
Một trong những đội, đặt tại Đại học Colorado Boulder, đang kế hoạch xây dựng một vệ tinh nhỏ: rộng và cao 10 centimet, và dài 74 centimet, giống như một hot dog công nghệ cao. Chiều dài đó không phải để nhìn. Thiết bị đo từ trường—một nam châm kế đó sẽ đi ở một đầu. Phần còn lại của bố trí sẽ ở đầu kia. Điều này là vì thiết bị—như kim loại trên con thuyền đã mất—có thể làm rối lẫn các phép đo từ trường. Giữ các bộ phận cách xa nhau giúp dữ liệu trở nên sạch sẽ hơn.
Và việc giữ toàn bộ bộ máy nhỏ gọn và đơn giản—phân cách các công cụ nhưng không sử dụng cánh tay robot chẳng hạn—được thiết kế để thu hút mục tiêu của NGA. Những thứ đi lên không sống mãi—tia phóng xạ làm giảm chất lượng nó theo thời gian, ví dụ. Vì vậy, đôi khi lựa chọn tốt nhất của bạn là xây dựng bản sao mà bạn chỉ cần phóng lên. “Nếu chúng ta sẽ có một giải pháp kéo dài trong thập kỷ, chúng ta sẽ phải thay thế nó,” nói Bob Marshall của Boulder, giáo sư tại Trung tâm Nghiên cứu Astrodynamics Colorado và một người lãnh đạo của nhóm MagQuest này. Các vệ tinh nhỏ, đơn giản như vậy là rẻ tiền. Mặc dù việc gửi các phương tiện hỗ trợ lên không không đơn giản, nhưng nó không đắt bằng việc phóng một Swarm khác.
Năm đội khác đang cạnh tranh với nhau để giành chiếc vương miện MagQuest. Viện Khí tượng Hoàng gia Bỉ đang phát triển một mạng lưới 103 cảm biến từ trường sẽ sống trên đất và dưới đáy biển. Stellar Solutions đang làm việc trên những thiết bị đo từ trường mini có thể đi cùng các nhiệm vụ vệ tinh đã được lên kế hoạch, cũng như trên mặt đất. Spire Global, Iota Technology và SB Technologies đều đang làm việc trên những giải pháp vệ tinh nhỏ của riêng họ.
Vật liệu trong magnetometer của SB Technologies làm nó khác một chút so với loại truyền thống: Nó liên quan đến một viên kim cương. “Một viên kim cương được kỹ thuật đặc biệt,” nói Rachel Taylor, cộng sự sáng lập và giám đốc điều hành của SB. Viên kim cương, do những tạp chất tự nhiên, cực kỳ nhạy cảm với từ trường, và tính chất lượng tử của nó thay đổi khi nó gặp các điều kiện từ trường khác nhau. Thiết bị bắn một tia laser màu xanh vào viên kim cương, làm cho nó kích thích và làm nó sáng đỏ. Ánh sáng đỏ thay đổi theo từ trường một cách có thể đo lường, cho phép các nhà nghiên cứu đo lường từ trường.
Những thiết bị carbon bóng loáng như vậy nên hoạt động tốt trong không gian: Kim cương không phản ứng nhiều với nhiệt độ cực kỳ hoặc tia phóng xạ, chúng nhỏ gọn và không tiêu thụ nhiều năng lượng. Và đến cuối Giai đoạn III của MagQuest, có lẽ SB Technologies sẽ thuyết phục NGA rằng những tính năng tích cực đó làm cho magnetometer của họ trở thành thiết kế tốt nhất. Hoặc có thể một trong những đội khác sẽ giành chiến thắng.
Quyết định đó sẽ đến vào tháng 9 (nếu dịch cho phép). Đặc điểm quan trọng nhất ở ứng viên? “Trong một thế giới lý tưởng, hoàn hảo, cái gì chúng ta chọn là một cái gì đó có thể lấy được dữ liệu—dữ liệu tốt—trong nhiều năm, nhiều năm,” nói Paniccia. “Một cái gì đó dễ tái tạo.”
Sau tất cả, Hoa Kỳ đã thu thập loại dữ liệu này từ năm 1905. “Tôi kỳ vọng chúng ta sẽ vẫn thu thập nó vào năm 2105,” nói Paniccia.
Những Điều Tuyệt Vời Nữa Từ Mytour
- OK, Zoomer! Làm thế nào để trở thành một người dùng mạnh mẽ trong video họp
- Thế giới tự do, vi phạm bản quyền của áo thun in theo yêu cầu
- Chloroquine có thể chiến đấu với Covid-19—và Silicon Valley quan tâm đến nó
- Những robot công nghiệp này trở nên khéo léo hơn với mỗi nhiệm vụ
- Chia sẻ tài khoản trực tuyến của bạn—cách an toàn
- 👁 Tại sao trí tuệ nhân tạo không thể nắm bắt nguyên nhân và kết quả? Ngoài ra: Nhận tin tức AI mới nhất
- 🏃🏽♀️ Muốn có những công cụ tốt nhất để khỏe mạnh? Kiểm tra các lựa chọn của đội ngũ Gear của chúng tôi cho bộ theo dõi sức khỏe tốt nhất, đồ chạy bộ (bao gồm giày và tất chạy bộ), và tai nghe tốt nhất
