Otporni kvantni senzor prati Zemljino magnetno polje iz svemira 10 meseci

Od navigacije do prognoze solarnih vremenskih prilika, mnoga različita istraživačka polja zahtevaju senzore u svemiru radi što preciznijeg merenja Zemljinog magnetnog polja u bilo kom trenutku. Međutim, postojeći senzori se konstantno suočavaju sa problemima kao što su odstupanje (drift), smetnje od same letelice i teški uslovi u orbiti.

Istraživači sa Haseltskog univerziteta u Belgiji razvili su kvantni senzor na bazi dijamanta koji bi mogao biti obećavajuće rešenje za ove probleme.

Preporučujemo

Da bi što preciznije izmerili Zemljino magnetno polje, istraživači se trenutno oslanjaju na senzore u svemiru. Uprkos njihovim impresivnim rezultatima, ovi uređaji imaju značajne nedostatke, uključujući očitavanja koja teže odstupanju tokom vremena dok temperature fluktuiraju, kao i starenje komponenti, što zahteva redovnu rekalibraciju.

Povrh toga, ovi senzori su osetljivi na elektromagnetne smetnje iz elektronike same letelice, što često znači da moraju biti postavljeni na dugačke motke kako bi se napravila distanca između senzora i izvora smetnji. Pošto svemirske agencije sve više nastoje na jeftinijim, manjim satelitskim platformama, ova ograničenja postaju sve teža za prevazilaženje.

U svojoj studiji predstavljena je alternativa ovim senzorima zasnovana na ugljeniku. Uređaj nazvan OSCAR-QUBE ima fundamentalno drugačiji pristup: koristi nesavršenosti na atomskom nivou - centre azotne vakancije.

Ove strukture su defekti u kristalnoj rešetki dijamanta kad se atom azota nalazi pored nedostajućeg atoma ugljenika, a izuzetno su osetljive na magnetna polja — što ih čini posebno korisnim u ulozi kvantnih senzora. Bitno je što je sam dijamant izuzetno jak: sa otpornošću na zračenje, termalnom stabilnošću i mehaničkom čvrstoćom - veoma je pogodan za teške uslove u svemiru.

Magnetometar radi tako što šalje lasersku svetlost na dijamant i prati kako centri azotne vakancije reaguju. Utvrđivanjem načina na koji se njihova kvantna stanja menjaju pod uticajem primenjenog magnetnog polja mogu prikupiti detaljne informacije o njegovoj snazi i pravcu.

Postavljanje u svemiru

OSCAR-QUBE je ukupno težak samo 420 grama, staje u kocku široku samo 10 cm i troši samo 5 vati snage. Postavljen na Međunarodnoj svemirskoj stanici 10 meseci, magnetometar je postigao dovoljno preciznu osetljivost da može da prati značajne varijacije u Zemljinom polju dok je stanica prolazila iznad.

Na osnovu ovih rezultata, naučnici se nadaju da bi njihov uređaj mogao otvoriti jasan put ka misijama sledeće generacije za posmatranje Zemlje.

Buduće konstelacije malih satelita, opremljenih kompaktnim magnetometrima na bazi azotne vakancije, mogle bi mapirati geomagnetno polje sa daleko većom rezolucijom nego što trenutne misije omogućavaju, bez problema sa kalibracijom kao kod tradicionalnih senzora. To bi takođe mogao biti važan korak ka transformaciji kvantnih senzora u praktičan alat svemirske nauke.

(Telegraf Nauka/Phys.org)