Un drone subaqueo naviga senza GPS grazie a un orologio atomico: l’esperimento riuscito per la prima volta

Per la prima volta un drone subacqueo senza equipaggio ha navigato contando non su segnali satellitari esterni ma su un orologio atomico interno, capace di mantenere il tempo con una precisione paragonabile a quella dei migliori laboratori di metrologia. La sperimentazione coinvolge la Royal Navy, l'azienda britannica MSubs e Infleqtion, società che lavora su tecnologie quantistiche basate su atomi neutri. Il sistema testato è un orologio atomico ottico compatto chiamato Tiqker, progettato per essere usato sul mezzo operativo e per fornire una temporizzazione estremamente stabile, utile in tutte quelle situazioni in cui il GPS non è disponibile o risulta compromesso. Dal momento che i sottomarini, soprattutto quelli che devono mantenere la furtività, non possono affidarsi a lungo ai segnali provenienti dai satelliti, avere a bordo un riferimento temporale indipendente e ultra-accurato per l'ora esatta permette di migliorare la navigazione, la sicurezza dei sistemi di bordo e la coordinazione con altre unità.

L'esperimento si è svolto sul veicolo subacqueo autonomo extra-large Excalibur (XCal), piattaforma sperimentale della Royal Navy. La riuscita della prova è stata descritta da Matthew Steele, responsabile Futures presso l'Ufficio Disruptive Capabilities and Technologies della Royal Navy, come un «primo passo fondamentale verso la comprensione di come gli orologi quantistici possano essere utilizzati su piattaforme sottomarine per consentire una navigazione e una sincronizzazione di precisione (PNT) a supporto di operazioni prolungate».

Come funziona l'orologio atomico Tiqker

La sperimentazione, considerata un “primo dispiegamento operativo” di questo tipo di tecnologia, ha visto Tiqker installato direttamente su XCal, un sottomarino che funge da banco di prova per la Royal Navy nell'ambito dello sviluppo di veicoli subacquei autonomi extra-large. Gli orologi atomici ottici come Tiqker basano il loro funzionamento sul comportamento di atomi neutri raffreddati e manipolati tramite laser, così da generare una frequenza estremamente stabile. Questa precisione è fondamentale in tutti quei contesti in cui la posizione viene calcolata sfruttando l'integrazione nel tempo di velocità e direzione. Se il “battito” temporale si altera, anche di pochissimo, l'errore di navigazione cresce fino a rendere la posizione stimata imprecisa.

Nei sottomarini convenzionali, o anche in altri mezzi che si trovano a operare senza contatto costante con i satelliti, gli strumenti di bordo ricorrono a orologi a microonde, che pur essendo accurati tendono a mostrare una certa deriva col passare del tempo. Questa deriva, cioè l'accumularsi di piccoli errori, diventa particolarmente critica quando non è possibile ricevere aggiornamenti dal sistema di posizionamento satellitare o GNSS (Global Navigation Satellite System). In un ambiente subacqueo, dove emergere può significare rivelare la propria presenza, un riferimento temporale totalmente autonomo e resistentissimo alle perturbazioni rappresenta un vantaggio operativo notevole. Tiqker fornisce proprio questo: un segnale costante che permette agli altri strumenti di bordo – come sonar, sistemi di controllo del movimento, apparati di comunicazione crittografata o calcolatori balistici – di basarsi su una misurazione del tempo stabile. In altre parole, la precisione dell'orologio atomico si riflette direttamente sulla capacità di capire la posizione, pianificare rotte sicure e coordinarsi con altri mezzi senza rendersi rintracciabili.

Non un traguardo, ma un ottimo punto di inizio

Anche se il test non va interpretato come un traguardo raggiunto, ma come un ottimo punto di inizio, quanto accaduto nelle prove è degno di nota. È per questo che Matthew Troughton, direttore tecnico di MSubs, ha espresso un certo entusiasmo con queste parole:

L'integrazione di un orologio quantistico su XCal dimostra come una sincronizzazione avanzata possa ridefinire le capacità dei sottomarini autonomi. Questa sperimentazione apre la strada a piattaforme in grado di operare in modo indipendente per periodi più lunghi, con la precisione e l'affidabilità necessarie per le future missioni sottomarine.

Ryan Hanley, direttore generale UK di Infleqtion, ha espresso soddisfazione nella riuscita dell'operazione e ha dichiarato:

Installando Tiqker direttamente sul sottomarino Excalibur (XCal) della Royal Navy, una piattaforma autonoma di nuova generazione, stiamo gettando le basi affinché le flotte possano navigare, coordinarsi e operare con precisione in qualsiasi ambiente.

non perderti questo video

Come funzionano i sottomarini e quando si definiscono “nucleari”