NASA entwickelt ersten weltraumgestützten Quantensensor zur Messung der Schwerkraft

PASADENA / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Die NASA arbeitet an einem bahnbrechenden Projekt, das die Messung der Erdschwerkraft revolutionieren könnte. Ein neuer Quantensensor, der in der niedrigen Erdumlaufbahn eingesetzt wird, soll die kleinsten Erschütterungen der Schwerkraft aufspüren.

Die NASA entwickelt derzeit einen hochmodernen Quantensensor, der in der Lage ist, die winzigsten Erschütterungen in der Schwerkraft der Erde zu erkennen. Diese kaum wahrnehmbaren Verschiebungen, die durch bewegtes Wasser, tektonische Aktivitäten oder sich verschiebende Gesteinsschichten verursacht werden, bieten wertvolle Hinweise darauf, was sich unter der Erdoberfläche verbirgt. Der neue Sensor könnte die Kartierung von unterirdischen Strukturen wie Aquiferen und Mineralvorkommen ermöglichen, was entscheidende Daten für Navigation, Ressourcenmanagement und nationale Sicherheit liefern würde.

Jason Hyon, Cheftechnologe für Erdwissenschaften am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Südkalifornien und Direktor des Quantum Space Innovation Center des JPL, betonte die Bedeutung dieser Technologie. “Wir könnten die Masse des Himalaya mit Atomen bestimmen”, sagte er in einer Erklärung vom 15. April. Diese Aussage unterstreicht das Potenzial der Quantentechnologie, die Messung der Erdschwerkraft auf ein neues Niveau zu heben.

Der Quantensensor, bekannt als Quantum Gravity Gradiometer Pathfinder (QGGPf), wurde in Zusammenarbeit mit privaten Unternehmen und akademischen Institutionen entwickelt. Er nutzt Wolken von Atomen, die im freien Fall auf nahezu den absoluten Nullpunkt abgekühlt werden. Während sie fallen, wirken Laser wie Spiegel und Teiler, die die Atome trennen und dann wieder zusammenführen. Die Art und Weise, wie die Atome bei der Wiedervereinigung interferieren, zeigt, wie stark sie durch die Schwerkraft beschleunigt wurden, was es Wissenschaftlern ermöglicht, die kleinsten Veränderungen der Schwerkraft mit extremer Präzision zu messen.

Diese hochmodernen Werkzeuge basieren auf einer Technik namens Atominterferometrie und sind weit empfindlicher als herkömmliche Instrumente. Forscher arbeiten derzeit daran, die Technologie noch genauer und langlebiger zu machen. “Mit Atomen kann ich garantieren, dass jede Messung gleich sein wird. Wir sind weniger empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen”, erklärte Sheng-wey Chiow, ein experimenteller Physiker am JPL, in derselben Erklärung.

Ein wesentlicher Vorteil des QGGPf-Sensors ist seine Kompaktheit. Da er Atome anstelle von sperrigen mechanischen Teilen verwendet, ist der Sensor überraschend klein – etwa so groß wie eine kleine Waschmaschine – und wiegt nur 125 Kilogramm. Das macht ihn viel kleiner und leichter als herkömmliche weltraumgestützte Schwerkraftinstrumente, was für Weltraummissionen, bei denen Größe, Gewicht und Startkosten streng begrenzt sind, von großem Vorteil ist.

Die NASA plant, den neuen Sensor gegen Ende des Jahrzehnts im Weltraum zu testen. Die Technologiedemonstrationsmission wird eine Reihe hochmoderner Werkzeuge auf die Probe stellen und die Grenzen dessen ausloten, wie Licht und Atome auf den kleinsten Skalen interagieren. “Niemand hat bisher versucht, eines dieser Instrumente zu fliegen”, sagte Ben Stray, ein Postdoktorand am JPL. “Wir müssen es fliegen, damit wir herausfinden können, wie gut es funktioniert, und das wird es uns ermöglichen, nicht nur den Quantenschwerkraftgradiometer weiterzuentwickeln, sondern auch die Quantentechnologie im Allgemeinen voranzutreiben.”

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