IT之家 4 月 21 日消息，美国国家航空航天局（NASA）宣布与多家私营企业和学术机构合作，共同开发量子重力梯度仪先锋号（Quantum Gravity Gradiometer Pathfinder, QGGPf），这是全球首个用于监测地球重力的太空量子传感器，旨在对地球引力进行前所未有的精确监测。
وفقا ل IT House ، فإن جاذبية الأرض ليست موزعة بالتساوي ، وتتغير الجاذبية بسبب انتقال كتلة الأرض بسبب تدفقات المياه والزلازل وذوبان الأنهار الجليدية والأحداث الجيولوجية الأخرى. يعد القياس الدقيق لهذه التغيرات الصغيرة في الجاذبية أمرا ضروريا لإدارة الموارد والتنبؤ بالكوارث الطبيعية وفهم آثار تغير المناخ.
وأشار فريق مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL) إلى أن "هذه المهمة ستكون علامة فارقة في مجال الاستشعار الكمي وتفتح الطريق لمجموعة واسعة من الملاحظات المهمة ، من احتياطيات النفط إلى إمدادات المياه العذبة في العالم".
في قلب طليعة تدرج الجاذبية الكمومية ، مقياس التدرج، وهي أداة تقيس التغيرات في جاذبية الأرض من خلال مقارنة التسارع المتساقط لجسمين متجاورين ، يعرفان باسم كتل الاختبار. في المناطق ذات الجاذبية القوية ، سيكون تسارع سقوط كتلة الاختبار أكبر.
يتخذ QGGPf نهجا مبتكرا من خلال استخدام سحابة من ذرات الروبيديوم المبردة إلى درجات حرارة منخفضة للغاية (قريبة من 0 كلفن). في درجات الحرارة المنخفضة هذه ، تظهر الذرات خصائص شبيهة بالموجة ، وسيقوم مقياس التدرج بتعيين التغيير في مجال الجاذبية عن طريق قياس الاختلافات الصغيرة في تسارع هذه الموجات.بالمقارنة مع طرق قياس الجاذبية على الأرض ، والتي تزعجها العوامل البيئية ، فإن بيئة القياس في الفضاء لا تزال غير مضطربة تقريبا وتوفر قراءات أكثر دقة.
قال شنغ وي تشيو ، الفيزيائي في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (JPL) ، "إن استخدام سحابة ذرية فائقة البرودة ككتلة اختبار يضمن بقاء قياسات الجاذبية الفضائية دقيقة على المدى الطويل. طبيعة الذرات تجعل كل قياس متسقا وأقل حساسية للعوامل البيئية. ”
ميزة أخرى لأجهزة الاستشعار الكمومية هي حساسيتها العالية وصغر حجمها. يشير العلماء إلى أن أجهزة الاستشعار الكمومية يمكن أن تكون أكثر دقة حتى 25 مرة من أجهزة الاستشعار التقليدية ، وهي أصغر وأخف وزنا. وفقا لوكالة ناسا ، يزن QGGPf 0 كجم فقط ويبلغ حجمه 0.0 متر مكعب عند بنائه. وقال بن ستري ، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر الدفع النفاث: "لم يحاول أحد حتى الآن إرسال مثل هذه الأداة إلى الفضاء. نحن بحاجة إلى اختبارات طيران لفهم أدائها ، والتي لن تساعد فقط في تطوير مقاييس الجاذبية الكمومية ، ولكنها ستوفر أيضا دروسا قيمة للتقدم الشامل لتكنولوجيا الكم. ”
من المتوقع أن يكون Quantum Gravity Gradient Vanguard جاهزا للنشر حوالي 2030. يتطلع فريق ناسا إلى ذلك لأنه سيساعد العلماء على كشف أسرار مجال الجاذبية للأرض وإحداث اختراقات جديدة في أبحاث علوم الأرض.