Миллиметровый ротор продолжал вращаться больше 10 часов после отключения привода и почти не терял энергию. За счёт высокой стабильности экспериментальная установка смогла работать как чувствительный гироскоп и фиксировать очень медленные повороты. В перспективе технология может пригодиться под водой, под землёй и в других местах, где GPS не работает.
Ротор удерживали в воздухе с помощью диамагнитной левитации. Диамагнетики выталкиваются из области сильного магнитного поля, поэтому небольшой объект можно заставить зависнуть без механической опоры. Контакт с подшипниками или другими деталями исчезает, а вместе с ним резко уменьшается трение.
Одной левитации для долгого вращения недостаточно. При движении проводящего материала в неоднородном магнитном поле возникают вихревые токи. По закону Ленца созданное ими магнитное поле противодействует изменению, которое вызвало ток. Часть механической энергии при этом превращается в тепло, поэтому ротор постепенно замедляется. Именно вихревые токи долго ограничивали возможности диамагнитных левитационных систем.
Проблему удалось ослабить за счёт вращательной симметрии. При каждом обороте вокруг центральной оси ротор проходит почти через одинаковое магнитное окружение. Магнитное поле относительно материала меняется очень мало, поэтому вихревые токи возникают значительно слабее и забирают меньше энергии.
Разница между типами движения оказалась примерно стотысячекратной. При вращении вокруг оси энергия рассеивалась приблизительно в 100 тысяч раз медленнее, чем при боковых и вертикальных колебаниях ротора. Измеренная скорость диссипации составила 3,85 микрогерца. Для механического ротора миллиметрового размера столь низких потерь ранее не регистрировали.
Размер устройства играет важную роль. Крупный механический объект сильнее взаимодействует со слабыми внешними воздействиями, что полезно для точных измерений. Одновременно с ростом размеров труднее удерживать низкие потери энергии. Разработанная схема позволила совместить миллиметровый масштаб с очень медленным затуханием вращения.
Для испытания ротор с помощью точно управляемых электростатических сил разогнали до 930 оборотов в минуту. Затем привод отключили. В высоком вакууме ротор продолжал свободно вращаться больше 10 часов.
Высокая стабильность позволила использовать установку как гироскоп. Гироскопы измеряют изменение ориентации и входят в состав инерциальных навигационных систем. Такой способ навигации не зависит от спутникового сигнала: система отслеживает собственное движение по данным внутренних датчиков.
Экспериментальный гироскоп смог регистрировать вращение со скоростью 0,0065 градуса в секунду. Полученная чувствительность соответствует коммерческому классу гироскопов. Расчёты показывают, что после дальнейшей доработки установка может приблизиться к требованиям навигационного класса, где точность должна сохраняться значительно дольше.
Разница особенно важна для техники, которая долго работает без GPS. Спутниковые сигналы практически не проходят под воду, поэтому автономные подводные аппараты вынуждены рассчитывать положение по инерциальным датчикам. Схожая проблема возникает в тоннелях, шахтах, подземных сооружениях и других закрытых пространствах.
Инерциальная навигация постепенно накапливает ошибку. Любая небольшая погрешность гироскопа влияет на последующие вычисления, поэтому рассчитанное положение со временем всё сильнее расходится с реальным. Чем стабильнее датчик измеряет вращение, тем дольше навигационная система может работать без внешней коррекции.
Экспериментальная платформа объединяет пассивную левитацию миллиметрового ротора, работу при комнатной температуре, скорость до 930 оборотов в минуту и крайне низкие потери энергии при вращении. Отсутствие криогенного охлаждения упрощает конструкцию по сравнению с установками, которым для высокой чувствительности требуются очень низкие температуры.
Дальше разработчики планируют сильнее раскрутить ротор, повысить стабильность вращения и уменьшить размеры вспомогательного оборудования. Отдельная задача связана с компактными системами управления, разгона и измерения движения.
В долгосрочной перспективе исследователи рассчитывают превратить лабораторную установку в сравнительно недорогую сенсорную платформу для реальной навигации. Пока устройство остаётся экспериментальным, однако следующим ориентиром уже стал навигационный класс.