Согласно недавно опубликованной статье в Radio Science, новый научный метод может значительно улучшить системы отсчета, на которые миллионы людей полагаются каждый день при использовании навигационных сервисов GPS.

Впервые исследователи из Лаборатории прикладных исследований Техасского университета в Остине и Центра космических полетов имени Годдарда НАСА создали радио интерферометр между GPS-антенной и приемником и большим радиотелескопом.

Новый метод использует тип радиоинтерферометра, устройства, которое измеряет разницу во времени прихода радиоволн, излучаемых удаленными астрономическими источниками, с помощью антенн, которые обнаруживают и регистрируют излучение.

Команда использовала подход, называемый интерферометрией с очень длинной базовой линией, чтобы использовать чувствительность радиотелескопа для повышения чувствительности GPS-приемника. Эта дополнительная чувствительность позволила им расширить зону действия приемников для наблюдения мощных струй излучения и частиц, генерируемых сверхмассивными черными дырами на расстоянии до 5 миллиардов световых лет.

Это открытие улучшит ряд важнейших научных измерений, от отслеживания небольших перемещений суши в сейсмоопасных районах до понимания изменений уровня моря.

«Возможность привязывать новые источники непосредственно к антеннам GPS прокладывает путь к усовершенствованию геодезических систем отсчета, которые лежат в основе современной навигации в приложениях — от смартфонов до национальной безопасности. Совершенствование систем отсчета для обеспечения согласованности на миллиметровом уровне, требуемой различными важными приложениями в области науки о Земле, имеет решающее значение для принятия следующих мер в области надежного точного позиционирования», — сказал Джонатан Йорк, научный сотрудник Applied Research Laboratories.

Используя данные, собранные на объекте Very Long Baseline Array в Форт-Дэвисе, штат Техас, и близлежащей геодезической обсерватории Макдональда, исследователи смогли продемонстрировать множественные обнаружения этих мощных внегалактических струй. Обнаруженные сигналы увеличивают расстояние до сигналов, поступающих на антенну GPS со спутников, обнаруженных на расстоянии около 20 000 километров, до астрономических объектов, находящихся на расстоянии 5 миллиардов световых лет от Земли. Это расстояние эквивалентно полету до спутника GPS и обратно примерно в 1 квинтиллион раз, или увеличению на 18 порядков величины.

«Расширение досягаемости научных приборов является обычным делом — ученые всегда пытаются довести свои приборы до предела, — но скачок на 18 порядков величины, безусловно, экстраординарен», — сказал Леонид Петров, ведущий научный сотрудник проекта космической геодезии Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.

Наблюдения с использованием этой новой комбинации антенн и приемников повысят точность геодезических систем отсчета, которые используют большой набор местоположений, измеренных с помощью таких методов определения местоположения, как GPS, для установления общей системы координат.

В будущих исследованиях будут изучены связи между определением местоположения по GPS и на основе наблюдений за удаленными астрономическими источниками, выполняемых радиотелескопами. Объединение этих методов в дальнейшем поможет исследователям усовершенствовать геодезические системы отсчета, которые определяют способ измерения координат относительно Земли.