基于钻石的磁力计将使导航变得更容易

几个世纪以来，我一直在指导水手，但是指南针只告诉你你指的是哪个方向，而不是你在哪里。美国空军研究实验室正在开发的一种新的磁导航形式可以做得更好。它使用由微小钻石制成的磁力计来指示飞机在地球表面的精确位置。它的精确度很高，有可能取代空中导航。

传统的指南针与地球铁液核心内的对流电流产生的磁场对齐。这个磁场本身与行星的自旋轴大致对齐，因此也与地理极点对齐。但周围也有较微弱的地球磁场。它们镶嵌在地壳的岩石中，有一个足够精细和独特的图案，在不同的地方都是独一无二的。因此，原则上，他们可以告诉你你在哪里。诀窍在于将这一原则转化为实践。

直到最近，唯一灵敏到可以用来完成这项任务的磁力计都是昂贵和笨重的。有些还需要用液氦或液氮冷却。所有这些都不适用于钻石磁力计。

讨论中的钻石有一个原子晶格，其中包含称为氮空位缺陷的反常位置。钻石是碳的晶体，这些空位是晶格中的碳原子被氮原子取代，而相邻的碳原子缺失的地方。当暴露在绿色激光下时，这些空位会发出荧光。荧光图案在磁场中的变化方式允许该磁场的强度和排列方式被确定。

事实上，钻石磁力计并不像其他仪器那样灵敏。但是，除了价格便宜、体积不足、能够在室温下工作之外，它们还有一个更大的优势。正如参与该项目的研究员迈克尔·斯洛克姆(Michael Slocum)观察到的那样，其他类型的磁力计需要仔细校准-任何依赖校准的系统都可能随着时间的推移受到测量漂移的影响。由于钻石中的氮缺陷不会移动，因此不需要校准。

基于磁力计的导航确实需要精确的地球表面磁场地图。最好的方法是让飞机飞越有问题的区域，但如果这是不可能的，那么(如图所示)卫星可以做一个合理的工作。测试表明，这种导航可以将飞机的位置定位到13米以内。而且，对于军事应用(和基于不同的系统)来说至关重要的是，它不会受到敌人的干扰。。

这篇文章发表在印刷版的科技版块上，标题为“水晶般清澈”(Crystal Clear)。