IT之家 4 月 21 日消息，美國太空總署（NASA）宣佈與多家私營企業和學術機構合作，共同開發量子重力梯度儀先鋒號（Quantum Gravity Gradiometer Pathfinder, QGGPf），這是全球首個用於監測地球重力的太空量子感測器，旨在對地球引力進行前所未有的精確監測。

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 عام. يتطلع فريق ناسا إلى ذلك لأنه سيساعد العلماء على كشف أسرار مجال الجاذبية للأرض وإحداث اختراقات جديدة في أبحاث علوم الأرض.