ناسا تطور أول مستشعر كمى فضائى لقياس الجاذبية

يعمل العلماء على تطوير مستشعر كمي متطور للمدار الأرضي المنخفض يمكنه اكتشاف أدنى الهزات في جاذبية الأرض، وتقدم هذه التحولات التي يمكن ملاحظتها بصعوبة والتي تحدث بسبب تحرك المياه، أو النشاط التكتوني، أو تحرك الصخور أدلة حول ما يكمن تحت سطح الكوكب.

ويقول مطورو الجهاز الجديد إنه قد يسمح برسم خرائط للميزات الموجودة تحت الأرض مثل طبقات المياه الجوفية والرواسب المعدنية، وهي بيانات حيوية للملاحة وإدارة الموارد والأمن القومي .

وقال جيسون هيون، كبير خبراء التكنولوجيا في علوم الأرض في مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا في جنوب كاليفورنيا ومدير مركز ابتكار الفضاء الكمي التابع للمختبر، في بيان  : "يمكننا تحديد كتلة جبال الهيمالايا باستخدام الذرات.

وتستخدم أجهزة الاستشعار الكمومية، مثل أداة قياس التدرج الجاذبي الكمومي (QGGPf) التي طورتها مختبرات الدفع النفاث وشركات خاصة ومؤسسات أكاديمية، سحبًا من الذرات التي تسقط في السقوط الحر وتبرد إلى ما يقرب من الصفر المطلق.

وأثناء سقوطها، تعمل أشعة الليزر كمرايا ومُقسِّمات، فتفصل الذرات ثم تجمعها مجددًا ، وتكشف طريقة تداخل الذرات عند إعادة اتحادها عن مدى تسارعها بفعل الجاذبية ، مما يسمح للعلماء بقياس أدق التغيرات في الجاذبية بدقة متناهية.

وهذه الأدوات المتطورة، القائمة على تقنية تُسمى قياس التداخل الذري، أكثر حساسية بكثير من الأدوات التقليدية، وما زالت في طور التطوير، ويعمل الباحثون الآن على تحسين هذه التقنية لجعلها أكثر دقة ومتانة.

بفضل استخدامه للذرات بدلاً من الأجزاء الميكانيكية الضخمة، يتميز مستشعر QGGPf بصغر حجمه المذهل بحجم غسالة ملابس صغيرة تقريبًا ووزنه 125 كيلوجرامًا فقط ، وهذا يجعله أصغر وأخف وزنًا بكثير من أجهزة الجاذبية الفضائية التقليدية، وهي ميزة كبيرة للمهام الفضائية، حيث تكون تكاليف الحجم والوزن والإطلاق محدودة للغاية.

وتخطط ناسا لاختبار المستشعر الجديد في الفضاء قرب نهاية العقد ، وستختبر مهمة العرض التقني مجموعة من الأدوات المتطورة، مما يدفع حدود تفاعل الضوء والذرات على أصغر المقاييس.

قال بن ستراي، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر الدفع النفاث: "لم يُجرِّب أحدٌ إطلاقَ أيٍّ من هذه الأجهزة حتى الآن ، ونحتاج إلى إطلاقها لنتمكن من معرفة مدى كفاءة عملها، وهذا سيُتيح لنا تطويرَ ليس فقط مقياس تدرج الجاذبية الكمومي، بل أيضًا تكنولوجيا الكم عمومًا".