Badacze UJ pracują nad kwantowym magnetometrem kosmicznym dla ESA
Naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego pracują nad kompaktowym, kwantowym magnetometrem kosmicznym przeznaczonym do precyzyjnych pomiarów ziemskiego pola magnetycznego z orbity. Projekt finansowany jest przez Europejską Agencję Kosmiczną. W przedsięwzięciu koordynowanym przez zespół inżynierów Honeywell Aerospace w czeskim Brnie bierze udział także firma Quantum Brilliance – światowy lider w dziedzinie technologii kwantowych opartych na diamencie. Ze strony Uniwersytetu Jagiellońskiego w projekt zaangażowane są dwie grupy badawcze z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej. Zespół dr. hab. Adama Wojciechowskiego prowadzi prace związane z wykorzystaniem centrów barwnych typu azot-wakancja (NV) w diamencie, stanowiących kluczowy element czujników kwantowych nowej generacji. Z kolei grupa prof. Szymona Pustelnego rozwija metody precyzyjnej magnetometrii, niezbędne do osiągnięcia wysokiej czułości i stabilności pomiarów. Jednym z etapów projektu będą również testy prototypu z wykorzystaniem unikatowej infrastruktury badawczej Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UJ, obejmującej ekranowane magnetycznie pomieszczenie oraz ultraprecyzyjne magnetometry optyczne. Pozwolą one zweryfikować parametry czujnika w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Konsorcjum połączy technologie kwantowego obrazowania opartego na ciele stałym z rozwiązaniami inżynieryjnymi przystosowanymi do zastosowań kosmicznych. Efektem współpracy mają być kompaktowe i wysokowydajne pomiary pełnego wektora pola magnetycznego. Projekt wesprze badania naukowe dotyczące Ziemi, geofizyki oraz świadomości sytuacyjnej w przestrzeni kosmicznej ( Space Domain Awareness ). Instrument, zgodny z celami ESA w zakresie obserwacji Ziemi i badań kosmicznych, pozwoli na prowadzenie bardziej szczegółowych obserwacji ziemskiego pola magnetycznego przy jednoczesnym spełnieniu rygorystycznych wymagań satelitarnych dotyczących rozmiaru, masy i poboru mocy ( SWaP – Size, Weight and Power ). Zapewni także lepszą odporność na promieniowanie podczas długotrwałych misji oraz pozwoli na projektowanie mniejszych i bardziej energooszczędnych ładunków użytkowych. Diamentowy czujnik NV firmy Quantum Brilliance umożliwia kompaktowy pomiar wektorowego pola magnetycznego w technologii ciała stałego, oferując szeroki zakres dynamiczny. Jego krystaliczna struktura pozwala na bezpośrednią rekonstrukcję trójwymiarowego pola magnetycznego z wykorzystaniem pojedynczego elementu pomiarowego, co zmniejsza złożoność systemu oraz ogranicza wymagania dotyczące jego kalibracji i ustawienia. Czujniki NV działają w temperaturze pokojowej, zachowując stabilność parametrów w zmiennych warunkach pola magnetycznego. Dzięki temu technologia ta doskonale nadaje się do zastosowań kosmicznych, gdzie kluczowe znaczenie mają ograniczenia dotyczące rozmiaru, masy i zużycia energii. Kompaktowy magnetometr kwantowy ma zostać dostarczony do Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) do końca 2027 roku. Łukasz Wspaniały, źródło: UJ