НАСА разработи първия космически квантов сензор за създаване на най-точната карта на земната гравитация

В списанието EPJ Quantum Technology учени от НАСА публикуваха статия, в която съобщават за разработването на първия космически квантов сензор за измерване на гравитацията в близост до Земята. Новото устройство ще може да създаде гравитационна карта на планетата с най-висока точност. Това ще помогне за навигацията, космическите програми, а също така ще позволи дистанционно откриване на минерални залежи, включително нефт и питейна вода.

Квантовите гравитационни сензори използват същия принцип на измерване на гравитацията като конвенционалните сензори, само че те са няколко пъти по-чувствителни. Това е така, защото квантовите сензори използват атоми като тестови маси, чието ускорение на падане определя силата на гравитация в определена точка от пространството. Всичко друго се случва по сходен начин. В зависимост от силата на тежестта във всяка конкретна точка от пространството тестовата маса ще пада с по-голямо или по-малко ускорение.

Квантовият гравитационен градиометър Pathfinder (QGGPf) използва за тестова маса свръхохладени атоми на рубидий. Охладени до почти абсолютна нула, частиците в облаците от атоми ще се държат като вълни. Pathfinder ще измерва разликата в ускорението между вълните от тази материя, за да открива гравитационни аномалии.

НАСА работи с редица компании и изследователски центрове за разработването на сензора QGGPf и сателитната система за него. Например технологията на главата на сензора екипът на JPL разработва съвместно с AOSense и Infleqtion. Центърът „Goddard “ на НАСА съвместно с Vector Atomic работи по усъвършенстването на лазерната оптична система.

Квантовият сензор обещава да бъде достатъчно компактен, за да се побере на борда на един сравнително малък кораб. Той ще има обем от 0,25 m³ и маса от около 125 килограма. Традиционните космически гравитационни инструменти са значително по-големи и по-тежки.

Първите летателни изпитания на елементите на квантовия гравитационен сензор са планирани за края на това десетилетие. Датата на изстрелване на пълноценен квантов научен инструмент в космоса не е определена – все още има много технически пречки за преодоляване. Освен че ще състави гравитационна карта на Земята, квантовият сензор ще помогне за изучаването на планетите от Слънчевата система и ще допринесе за развитието на фундаменталната физика. В своята област той ще бъде най-модерният и първият научен инструмент от този вид.