121月0日、アメリカ航空宇宙局(NASA)は、地球の重力をこれまでにない精度で監視することを目指し、世界初の地球の重力監視用宇宙量子センサーである量子重力グラディオメータ・パスファインダー(QGGPf)を、複数の民間企業や学術機関と共同開発すると発表しました。

ITハウスによると、地球の重力は均等に分布しておらず、水の流れや地震、氷河の融解などによる地球の質量の移動によって重力が変化しているとのこと。 これらの小さな重力変化を正確に測定することは、資源管理、自然災害の予測、および気候変動の影響の理解に不可欠です。

「このミッションは、量子センシングの分野におけるマイルストーンであり、石油埋蔵量から世界の淡水供給まで、幅広い重要な観測への道を開くでしょう」とNASAジェット推進研究所(JPL)チームは述べています。

Quantum Gravity Gradient Vanguardの心臓部には、グラディオメーターがありますこれは、テスト質量と呼ばれる2つの隣接する物体の落下加速度を比較することにより、地球の重力の変化を測定する機器です。 重力が強い領域では、試験質量の落下加速度が大きくなります。

QGGPfは、極低温(0ケルビンに近い)に冷却されたルビジウム原子の雲を利用するという革新的なアプローチを採用しています。 このような低温では、原子は波のような性質を示し、グラジエントメーターは、これらの波の加速度のわずかな違いを測定することにより、重力場の変化をマッピングします。地球上の重力測定法が環境要因に左右されるのに対し、宇宙空間の測定環境は実質的に乱されず、より正確な測定値を得ることができます。

NASAジェット推進研究所(JPL)の物理学者であるSheng-wey Chiow氏は、「超低温の原子雲を試験質量として使用することで、宇宙重力測定が長期的に正確に保たれるようになります。 原子の性質により、すべての測定に一貫性があり、環境要因に対する感度が大幅に低下します。 ”

量子センサーのもう一つの利点は、その高感度とコンパクトさです。 科学者たちは、量子センサーは従来のセンサーよりも最大25倍の精度が高く、小型で軽量であると指摘しています。 NASAによると、QGGPfの重量はわずか0キログラムで、製造時の体積は0.0立方メートルです。 JPLのポスドク研究員であるベン・ストリーは、「そのような機器を宇宙に送ろうと試みた人はまだいません。 その性能を理解するためには飛行試験が必要であり、それは量子重力グラディオメーターの開発を前進させるだけでなく、量子技術の全体的な進歩に貴重な教訓を提供するでしょう。 ”

Quantum Gravity Gradient Vanguardは、2030前後で展開の準備が整うと予想されています。 NASAチームは、科学者が地球の重力場の謎を解き明かし、地球科学研究に新たなブレークスルーをもたらすのに役立つことを楽しみにしています。