НАСА разрабатывает квантовый гравитационный датчик
Исследователи из Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) совместно с частными компаниями и академическими институтами разрабатывают первый в мире космический квантовый гравитационный датчик — Quantum Gravity Gradiometer Pathfinder (QGGPf). Этот проект, поддержанный Управлением технологий наук о Земле NASA (ESTO), станет революционным шагом в изучении гравитационного поля Земли и откроет новые возможности для мониторинга подземных ресурсов, включая запасы пресной воды, нефти и полезных ископаемых.
Гравитационное поле Земли постоянно меняется из-за перемещения масс, вызванного геологическими процессами. Хотя эти изменения слишком малы, чтобы их можно было ощутить без специальных приборов, высокочувствительные гравитационные градиентометры позволяют ученым фиксировать даже незначительные колебания и связывать их с подземными структурами. Такие данные критически важны для навигации и управления природными ресурсами.
Новый прибор QGGPf использует два облака ультрахолодных атомов рубидия, охлажденных почти до абсолютного нуля. В таком состоянии атомы демонстрируют квантовые свойства, ведя себя как волны материи, что позволяет измерять гравитационные аномалии с высокой точностью. По словам Шэн-вэя Чиоу, физика-экспериментатора из JPL, атомные тестовые массы обеспечивают стабильность измерений и снижают влияние внешних помех.
QGGPf отличается компактностью: его объем составляет всего 0,25 кубических метра, а масса — 125 кг, что значительно меньше традиционных космических гравиметров. При этом ожидается, что его чувствительность будет в десять раз выше, чем у классических датчиков.
Запуск миссии запланирован на конец 2020-х годов. Основная цель — тестирование новых технологий управления светом и материей на атомном уровне. Как отмечает Бен Стрэй из JPL, это первый случай, когда подобный прибор будет выведен в космос, и его успешная работа позволит усовершенствовать не только гравитационные измерения, но и квантовые технологии в целом.
Проект реализуется в сотрудничестве с компаниями AOSense, Infleqtion и Vector Atomic, которые разрабатывают сенсорные и лазерные системы. В перспективе технология QGGPf может быть использована не только для изучения Земли, но и для исследования других планет, а также в фундаментальной физике — например, для поиска темной материи и изучения гравитационных волн.
«Этот прибор откроет новые горизонты в планетарных науках и фундаментальной физике», — говорит Джейсон Хён, главный технолог JPL по наукам о Земле. Действительно, QGGPf может стать ключом к пониманию роли гравитации в формировании Вселенной и дать человечеству новые инструменты для изучения скрытых ресурсов нашей планеты.