NASA công bố hợp tác với các doanh nghiệp tư nhân và học viện để phát triển Quantum Gravity Gradiometer Pathfinder (QGGPf), cảm biến lượng tử đầu tiên trên thế giới dùng để giám sát trọng lực Trái Đất từ không gian, nhằm đo đạc trọng lực với độ chính xác chưa từng có.
Trọng lực Trái Đất không đồng nhất, thay đổi do sự di chuyển của nước, động đất, băng tan và các sự kiện địa chất khác. Việc đo chính xác những biến đổi nhỏ này rất quan trọng cho quản lý tài nguyên, dự báo thiên tai và hiểu tác động của biến đổi khí hậu. Nhóm nghiên cứu tại NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) nhấn mạnh: “Sứ mệnh này đánh dấu cột mốc cho cảm biến lượng tử, mở đường cho các quan sát quan trọng từ trữ lượng dầu đến nguồn nước ngọt toàn cầu.”
QGGPf sử dụng gradient kế, thiết bị đo sự thay đổi trọng lực bằng cách so sánh gia tốc rơi của hai vật thể (gọi là khối thử). Nơi trọng lực mạnh hơn, khối thử rơi nhanh hơn. Điểm đặc biệt của QGGPf là sử dụng các đám mây nguyên tử rubidium được làm lạnh đến gần 0 Kelvin. Ở nhiệt độ cực thấp này, các nguyên tử biểu hiện đặc tính sóng, cho phép gradient kế đo sự khác biệt nhỏ trong gia tốc của các sóng này để lập bản đồ biến đổi trường trọng lực. Môi trường không gian, không bị nhiễu bởi yếu tố môi trường, giúp kết quả đo chính xác hơn so với trên Trái Đất.
Nhà vật lý Sheng-wey Chiow từ JPL cho biết: “Sử dụng đám mây nguyên tử siêu lạnh làm khối thử đảm bảo độ chính xác lâu dài cho các phép đo trọng lực trong không gian. Nguyên tử có đặc tính ổn định, ít chịu ảnh hưởng từ môi trường.”
Cảm biến lượng tử của QGGPf có độ nhạy cao, được đánh giá cao gấp 10 lần so với cảm biến truyền thống, đồng thời nhỏ gọn hơn. Thiết bị chỉ nặng 125 kg, thể tích 0,25 m³. Nhà nghiên cứu Ben Stray tại JPL nhấn mạnh: “Chưa ai thử đưa thiết bị này lên không gian. Việc thử nghiệm sẽ giúp đánh giá hiệu suất, không chỉ thúc đẩy gradient kế lượng tử mà còn nâng cao công nghệ lượng tử nói chung.”
Trọng lực Trái Đất không đồng nhất, thay đổi do sự di chuyển của nước, động đất, băng tan và các sự kiện địa chất khác. Việc đo chính xác những biến đổi nhỏ này rất quan trọng cho quản lý tài nguyên, dự báo thiên tai và hiểu tác động của biến đổi khí hậu. Nhóm nghiên cứu tại NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) nhấn mạnh: “Sứ mệnh này đánh dấu cột mốc cho cảm biến lượng tử, mở đường cho các quan sát quan trọng từ trữ lượng dầu đến nguồn nước ngọt toàn cầu.”
QGGPf sử dụng gradient kế, thiết bị đo sự thay đổi trọng lực bằng cách so sánh gia tốc rơi của hai vật thể (gọi là khối thử). Nơi trọng lực mạnh hơn, khối thử rơi nhanh hơn. Điểm đặc biệt của QGGPf là sử dụng các đám mây nguyên tử rubidium được làm lạnh đến gần 0 Kelvin. Ở nhiệt độ cực thấp này, các nguyên tử biểu hiện đặc tính sóng, cho phép gradient kế đo sự khác biệt nhỏ trong gia tốc của các sóng này để lập bản đồ biến đổi trường trọng lực. Môi trường không gian, không bị nhiễu bởi yếu tố môi trường, giúp kết quả đo chính xác hơn so với trên Trái Đất.
Nhà vật lý Sheng-wey Chiow từ JPL cho biết: “Sử dụng đám mây nguyên tử siêu lạnh làm khối thử đảm bảo độ chính xác lâu dài cho các phép đo trọng lực trong không gian. Nguyên tử có đặc tính ổn định, ít chịu ảnh hưởng từ môi trường.”
Cảm biến lượng tử của QGGPf có độ nhạy cao, được đánh giá cao gấp 10 lần so với cảm biến truyền thống, đồng thời nhỏ gọn hơn. Thiết bị chỉ nặng 125 kg, thể tích 0,25 m³. Nhà nghiên cứu Ben Stray tại JPL nhấn mạnh: “Chưa ai thử đưa thiết bị này lên không gian. Việc thử nghiệm sẽ giúp đánh giá hiệu suất, không chỉ thúc đẩy gradient kế lượng tử mà còn nâng cao công nghệ lượng tử nói chung.”
