详细介绍
8月7日,美国波音公司卓越工程沟通小组成员Mychaela Kekeris发文披露,波音公司于近期完成了
就职于波音前,Mychaela Kekeris是一位屡获殊荣的记者,拥有十余年的媒体工作经验。
飞行测试中,量子惯性传感器是由美国量子精密测量先锋AOSense开发,用于基于磁异常导航的量子磁力计则由谷歌前兄弟公司SandboxAQ开发。
没有无缘无故就突然发生的重大事件。它们的背后是细微征兆的累积演变,这正是见微知著的智慧所在。此次飞行测试背后的主角们,都深度参与了美国军方的相关合作——个个都不简单。
现代社会的有序运行,GPS居功至伟。曾有人估计,GPS若发生故障,将给全球经济带来每天10亿美元的经济损失。在军事行动中,GPS干扰也起到关键作用。俄乌冲突中,俄军使用电子战设备干扰了乌克兰的GPS信号,破坏了其无人机和地面指挥中心之间的通信链路。
随着我们对GPS的依赖日益加深,探索其可靠的“替代品”也变得愈加重要——波音此次飞行测试的核心就在于此。
波音公司首席技术官Todd Citron表示:“在无GPS干扰的环境中安全运作的能力对于国防和商业应用都至关重要。这次飞行测试展示了波音公司利用量子技术应对运营相关挑战的创新方法。”
飞行测试大获全胜。在确保高度稳定性的同时,也在飞行时间上取得了历史性的进步。
这次飞行测试使用的量子惯性测量单元(IMU),由AOSense与波音公司合作设计制造。AOSense总裁Brenton Young表示:“我们设计的Quantum IMU可在恶劣环境中稳健运行。很令人惊喜的一点是,在飞行测试期间,传感器沿所有输入轴的性能都与我们的预测大致相同。”
该团队使用六轴量子惯性测量单元(IMU)进行了测试。六轴量子IMU被集成到一个完整的惯性导航系统中,并部署在Beechcraft 1900D上进行一系列飞行测试。在密苏里州圣路易斯的圣路易斯兰伯特国际机场,团队完成了“历史性的四小时飞行测试”,这表明量子传感器可以通过起飞、着陆和多次机动成功运行。
波音公司首席高级技术研究员Ken Li表示:“波音公司非常自豪能够引领量子技术的发展,未来,量子技术将通过在所有条件下实现精确导航来提高飞行安全性。”
IMU使用一种称为原子干涉测量的量子传感技术来检测使用原子的旋转和加速度,从而在没有GPS参考的情况下实现无与伦比的导航精度。IMU由三个量子惯性传感器组成,每个传感器都能对飞机的单轴加速度和旋转做测量。IMU跟踪飞机从其初始位置所采取的路径,波音工程师将量子惯性传感器与其他传感器和硬件无缝集成,以确保飞行中的可靠性能。
快速的迭代和测试,使波音和AOSense团队能够在短短15个月内让技术从实验室环境飞向高空。在此期间,该团队进行了多项实验室、地面飞行器和飞行测试,每项测试都侧重于寻找改进措施,以提高传感器的能力和可靠性。
“如此快速的进步表明,量子传感器有望成为下一代导航传感器的一部分,”波音首席高级技术研究员Jay Lowell表示,“这次飞行试验是朝着这个方向迈出的历史性的第一步。”
AOSense成立于2004年,是一家位于美国加利福尼亚州的高科技公司,旨在分拆斯坦福大学的创新研究,专注于开发和制造先进的原子光学设备,由Jim Spilker担任董事长。目前,AOSense已发展成为量子传感器和原子钟领域的领先企业,主要服务于国防、工业和军事应用。
2006年,AOSense获得了DARPA(美国国防部高级研究计划局)的第一份主合同,设计、建造和测试重力梯度计和单轴加速度计/陀螺仪,为之后源源不断的政府合作打开了大门。
从那时起,AOSense已成功为DARPA、美国空军、陆军、海军、NASA(美国宇航局)、NSF(美国国家科学基金会)、DTRA(美国国防威胁降低局,主要任务是保护美国及其盟友免受大规模杀伤性武器威胁)和情报界资助的众多政府资助项目设计和构建了最先进的冷原子技术。
SandboxAQ,原是谷歌母公司Alphabet旗下的一个独立部门,致力于将AI与量子技术相结合,开发新型导航系统是其主业务之一。2022年3月,SandboxAQ正式从Alphabet“出走”,迅速收获九位数的大额融资,从此开启了一路生花的新征程。
SandboxAQ拥有最大的公开知名的磁导航数据库。迄今为止,AQNav已经在四种不一样的飞机上达成了200多个小时的飞行时间与和40多架次的数量,大小从单引擎私人飞机到大型军用运输机不等。
值得一提的是,SandboxAQ参与了美国空军的“金凤凰”演习和“机动卫士”演习——这是空中机动司令部当时顶级规模的两次演习。
SandboxAQ还为美国空军提供了首款两用磁导航系统,在不受控制的飞行期间提供实时位置信息,具有独特的滚装功能,可将实时位置数据直接传送到美国空军(USAF)飞机上的iPad。
2023年1月,美国空军授予SandboxAQ一份立即进入第二阶段的小企业创新研究合同(SBIR),以探索磁异常导航。“找到GPS的上位替代品至关重要,”Wing Tactics的Patrick Morgan少校说。“如果我们不得已在GPS不可用的情况下执行任务,拥有另一种能保证任务连续性的解决方案,对于保障飞行员安全退出和返回基地很重要。”
2023年5月22日,SandboxAQ宣布已与美国空军(USAF)提前八个月成功完成基于量子传感器的磁异常导航系统(AQNav)的首次飞行测试。由第60空中机动联队在特拉维斯空军基地进行的试飞,是正在进行的准备和现代化工作的一部分,旨在探索和开发能够同时满足定位、导航和授时(APNT)解决方案,以增强GPS的抗风险能力。
这种解决方案,将在GPS不可用或遭受恶意攻击与欺骗的情况下提供不间断的导航。演习中,SandboxAQ的量子导航原型机“金凤凰”被安装在美国空军的C-17 GlobeMaster III军用运输机上,在地面和多次飞行测试中都成功接收到了地磁导航数据。
“弹性全球导航是军事行动一定要具有的任务能力,同时也是提高商业运输、长途旅行、无人驾驶、地下勘探等活动的安全性与准确性的关键,”SandboxAQ全球公共部门总裁Jen Sovada强调:“我们感觉到很自豪,我们的量子导航系统在首次飞行测试中表现出色,非常期待SandboxAQ与美国空军和其他合作伙伴一起进入下一个阶段。”
除美国空军外,AQNav还引起了几家飞机制造商的兴趣,包括波音和Acubed(空中客车公司的硅谷研究和创新中心),还有别的盟国政府,这些国家政府目前正处于测试量子惯导技术的不同阶段。
波音公司,是世界最大的航天航空器制造商、全球第二大国防承包商和美国第一大出口商,为150多个国家和地区的客户开发和制造民用飞机、军用飞机、国防产品、运载火箭和太空系统等,并提供配套服务。波音公司下设4大主体业务集团,分别为波音金融公司、波音民用飞机集团、波音联接公司和波音综合国防系统集团。
其中,波音综合国防系统集团主要生产军用飞机、导弹以及运载火箭等产品,是美国航空航天局(NASA)最大的承包商。