नासा का लक्ष्य गुरुत्वाकर्षण माप के लिए पहला क्वांटम सेंसर उड़ाना है

दक्षिणी कैलिफोर्निया में नासा के जेट प्रोपल्शन लेबोरेटरी के शोधकर्ता, निजी कंपनियां और शैक्षणिक संस्थान गुरुत्वाकर्षण को मापने के लिए पहला अंतरिक्ष-आधारित क्वांटम सेंसर विकसित कर रहे हैं। नासा के अर्थ साइंस टेक्नोलॉजी ऑफिस (ईएसटीओ) द्वारा समर्थित, यह मिशन क्वांटम सेंसिंग के लिए पहली बार चिह्नित करेगा और पेट्रोलियम रिजर्व से लेकर ताजे पानी की वैश्विक आपूर्ति तक सब कुछ के ग्राउंडब्रेकिंग टिप्पणियों के लिए मार्ग प्रशस्त करेगा।

पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र गतिशील है, प्रत्येक दिन बदल रहा है क्योंकि भूगर्भिक प्रक्रियाएं हमारे ग्रह की सतह पर द्रव्यमान का पुनर्वितरण करती हैं। अधिक से अधिक द्रव्यमान, अधिक से अधिक गुरुत्वाकर्षण।

आप अपने दिन के बारे में जाने के साथ -साथ गुरुत्वाकर्षण में इन सूक्ष्म परिवर्तनों को नोटिस नहीं करेंगे, लेकिन ग्रेविटी ग्रैडिओमीटर नामक संवेदनशील उपकरणों के साथ, वैज्ञानिक पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र की बारीकियों को मैप कर सकते हैं और उन्हें एक्विफ़र्स और खनिज जमा जैसे सबट्रेनियन सुविधाओं से सहसंबंधित कर सकते हैं। ये गुरुत्वाकर्षण नक्शे नेविगेशन, संसाधन प्रबंधन और राष्ट्रीय सुरक्षा के लिए आवश्यक हैं।

“हम परमाणुओं का उपयोग करके हिमालय के द्रव्यमान का निर्धारण कर सकते हैं,” जेपीएल में पृथ्वी विज्ञान के मुख्य प्रौद्योगिकीविद् और जेपीएल के क्वांटम स्पेस इनोवेशन सेंटर के निदेशक जेसन हून ने कहा। Hyon और सहकर्मियों ने अपने क्वांटम ग्रेविटी ग्रैडियोमीटर पाथफाइंडर (QGGPF) इंस्ट्रूमेंट के पीछे की अवधारणाओं को रखा EPJ क्वांटम टेक्नोलॉजी में एक हालिया पेपर।

गुरुत्वाकर्षण ग्रैडियोमीटर ट्रैक करते हैं कि किसी एक स्थान पर कोई वस्तु कितनी तेजी से गिरती है, जो किसी वस्तु की तुलना में कुछ ही दूरी पर गिरती है। इन दो मुक्त-गिरने वाली वस्तुओं के बीच त्वरण में अंतर, जिसे परीक्षण द्रव्यमान के रूप में भी जाना जाता है, गुरुत्वाकर्षण शक्ति में अंतर से मेल खाता है। परीक्षण द्रव्यमान तेजी से गिरते हैं जहां गुरुत्वाकर्षण मजबूत होता है।

QGGPF परीक्षण द्रव्यमान के रूप में अल्ट्रा-कोल्ड रूबिडियम परमाणुओं के दो बादलों का उपयोग करेगा। पूर्ण शून्य के पास एक तापमान पर ठंडा, इन बादलों में कण तरंगों की तरह व्यवहार करते हैं। क्वांटम गुरुत्वाकर्षण ग्रैडियोमीटर गुरुत्वाकर्षण विसंगतियों का पता लगाने के लिए इन पदार्थ तरंगों के बीच त्वरण में अंतर को मापेगा।

परीक्षण द्रव्यमान के रूप में अल्ट्रा-कोल्ड परमाणुओं के बादलों का उपयोग करना यह सुनिश्चित करने के लिए आदर्श है कि अंतरिक्ष-आधारित गुरुत्व माप लंबे समय तक सटीक रहें, जेपीएल में एक प्रायोगिक भौतिक विज्ञानी शेंग-वे चियो ने बताया। “परमाणुओं के साथ, मैं गारंटी दे सकता हूं कि हर माप समान होगा। हम पर्यावरणीय प्रभावों के प्रति कम संवेदनशील हैं।”

परीक्षण द्रव्यमान के रूप में परमाणुओं का उपयोग करना भी एक एकल अंतरिक्ष यान पर सवार एक कॉम्पैक्ट उपकरण के साथ गुरुत्वाकर्षण को मापना संभव बनाता है। QGGPF मात्रा में लगभग 0.3 क्यूबिक यार्ड (0.25 क्यूबिक मीटर) होगा और पारंपरिक अंतरिक्ष-आधारित गुरुत्वाकर्षण उपकरणों की तुलना में केवल 275 पाउंड (125 किलोग्राम) का वजन लगभग 275 पाउंड (125 किलोग्राम) होगा।

क्वांटम सेंसर में संवेदनशीलता में वृद्धि की क्षमता भी है। कुछ अनुमानों के अनुसार, एक विज्ञान-ग्रेड क्वांटम ग्रेविटी ग्रैडियोमीटर उपकरण शास्त्रीय सेंसर की तुलना में गुरुत्वाकर्षण को मापने में दस गुना अधिक संवेदनशील हो सकता है।

इस प्रौद्योगिकी सत्यापन मिशन का मुख्य उद्देश्य, दशक के अंत के पास लॉन्च करने के लिए निर्धारित है, परमाणु पैमाने पर प्रकाश और पदार्थ के बीच बातचीत में हेरफेर करने के लिए उपन्यास प्रौद्योगिकियों के एक संग्रह का परीक्षण करना होगा।

जेपीएल के पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता बेन स्ट्रे ने कहा, “किसी ने भी इनमें से एक उपकरण को उड़ाने की कोशिश नहीं की है।” “हमें इसे उड़ाने की आवश्यकता है ताकि हम यह पता लगा सकें कि यह कितना अच्छा काम करेगा, और यह हमें न केवल क्वांटम ग्रेविटी ग्रैडियोमीटर को आगे बढ़ाने की अनुमति देगा, बल्कि सामान्य रूप से क्वांटम तकनीक भी।”

इस प्रौद्योगिकी विकास परियोजना में नासा और छोटे व्यवसायों के बीच महत्वपूर्ण सहयोग शामिल है। JPL की टीम सेंसर हेड तकनीक को आगे बढ़ाने के लिए Aosense और Infleqtion के साथ काम कर रही है, जबकि ग्रीनबेल्ट में नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर, मैरीलैंड लेजर ऑप्टिकल सिस्टम को आगे बढ़ाने के लिए वेक्टर परमाणु के साथ काम कर रही है।

अंततः, इस पाथफाइंडर मिशन के दौरान प्राप्त नवाचारों से पृथ्वी का अध्ययन करने की हमारी क्षमता और दूर के ग्रहों को समझने की हमारी क्षमता और ब्रह्मांड को आकार देने में गुरुत्वाकर्षण की भूमिका निभाई जा सकती है। “QGGPF साधन ग्रह विज्ञान अनुप्रयोगों और मौलिक भौतिकी अनुप्रयोगों को जन्म देगा,” ह्योन ने कहा।

एस्टो यात्रा के बारे में अधिक जानने के लिए: https://esto.nasa.gov