美国秘密太空飞船X37-B，测试先进导航软件系统？有一天它能取代GPS系统？ 美国军用太空飞机X-37B轨道测试飞行器，于2025年8月21日进行了第八次太空飞行。X-37B在太空中的大部分工作都是秘密的。但它在一定程度上是作为前沿实验的平台。 消息人士透露，其中一个实验是GPS的潜在替代品，它利用量子科学作为导航，通过软件系统设计新一代导航。目前，从智能手机地图到航空和物流，美国GPS，中国北斗导航系统等基于卫星的系统在我们的日常生活中无处不在。但这项技术可能会彻底改变航天器、飞机、船只和潜艇在GPS不可用或受损的环境中的导航方式。 在太空中，尤其是在地球轨道之外，GPS系统信号变得不可靠或完全消失。这同样适用于水下，潜艇根本无法访问GPS。即使在地球上，GPS信号也可能被干扰（阻挡）、欺骗（使GPS接收器认为它在不同的位置）或禁用，例如在俄乌冲突期间。这使得没有GPS的导航成为一个严峻的挑战。在这种情况下，拥有独立于任何外部信号运行的导航系统变得至关重要。 传统的惯性导航系统（INS）使用加速计和陀螺仪来测量车辆的加速度和旋转，确实提供了独立的导航，因为它们可以通过跟踪车辆随时间的移动来估计位置。想象一下闭着眼睛坐在车里：你仍然可以感觉到转弯、停止和加速，你的大脑会随着时间的推移整合这些感觉来猜测你在哪里。。然而，最终，如果没有视觉提示，小错误就会累积，你将完全失去定位。经典惯性导航系统也是如此：随着小测量误差的累积，它们会逐渐偏离航向，需要GPS系统或其他外部信号的校正。 如果你想到量子物理学，你可能会想到一个奇怪的世界，在这个世界里，粒子的行为像波一样，这些思想实验真实地描述了像原子这样的微小粒子的行为。在非常低的温度下，原子遵循量子力学的规则：它们的行为像波一样，可以同时存在于多种状态中——这两个特性是量子惯性传感器的核心。 美国X-37B上的量子惯性传感器使用了一种称为原子干涉术的软件技术，在这种技术中，原子被冷却到接近绝对零度的温度，因此它们的行为像波一样。使用精细调谐的激光，每个原子被分裂成所谓的叠加态，这样它就可以同时沿着两条路径行进，然后重新组合。由于原子在量子力学中的行为类似于波，这两条路径会相互干扰，产生类似于水上重叠波纹的图案。此模式中编码了有关原子环境如何影响其运动的详细信息。特别是，运动中最微小的变化，如传感器旋转或加速，都会留下痕迹。美国技术人员就是利用量子这种技术，通过硬件和软件设计新一代导航。新一代导航系统