Essa missão marcará a primeira vez em sensoriamento quântico e abrirá caminho para observações pioneiras de tudo, desde reservas de petróleo até suprimentos globais de água doce.
Por Redação, com Europa Press – de Washington
Pesquisadores do Laboratório de Propulsão a Jato da Nasa, empresas privadas e instituições acadêmicas estão desenvolvendo o primeiro sensor espacial quântico para medir a gravidade.
Essa missão marcará a primeira vez em sensoriamento quântico e abrirá caminho para observações pioneiras de tudo, desde reservas de petróleo até suprimentos globais de água doce, de acordo com um comunicado da agência espacial.
O campo gravitacional da Terra é dinâmico e muda todos os dias à medida que os processos geológicos redistribuem a massa sobre a superfície do nosso planeta. Quanto maior a massa, maior a gravidade.
Essas mudanças sutis na gravidade são imperceptíveis em uma escala diária, mas com ferramentas sensíveis chamadas gradiômetros de gravidade, os cientistas podem mapear as nuances do campo gravitacional da Terra e correlacioná-las com características subterrâneas, como aquíferos e depósitos minerais. Esses mapas de gravidade são essenciais para a navegação, o gerenciamento de recursos e a segurança nacional.
Medindo massa dos Himalaias
– Poderíamos determinar a massa do Himalaia usando átomos – disse Jason Hyon, tecnólogo-chefe de Ciências da Terra do JPL e diretor do Quantum Space Innovation Center do JPL. Hyon e seus colegas descreveram os conceitos por trás de seu instrumento, o Quantum Gravity Gradiometer Pathfinder (QGGPf), em um artigo publicado na EPJ Quantum Technology.
Os gradiômetros de gravidade medem a velocidade de queda de um objeto em um local em comparação com a de um objeto que cai a uma curta distância. A diferença de aceleração entre esses dois objetos em queda livre, também conhecidos como massas de teste, corresponde a diferenças na força gravitacional. As massas de teste caem mais rápido onde a gravidade é maior.
O QGGPf usará duas nuvens de átomos de rubídio ultrafrios como massas de teste. Resfriadas a uma temperatura próxima ao zero absoluto, as partículas nessas nuvens se comportam como ondas. O gradiômetro de gravidade quântica medirá a diferença de aceleração entre essas ondas de matéria para localizar anomalias gravitacionais. O uso de nuvens de átomos ultrafrios como massas de teste é ideal para garantir a precisão das medições da gravidade espacial durante longos períodos de tempo, explicou Sheng-wey Chiow, físico experimental do JPL. “Com os átomos, posso garantir que todas as medições serão iguais. Somos menos sensíveis aos efeitos ambientais.
Tudo em 125 quilos
O uso de átomos como massas de teste também possibilita a medição da gravidade com um instrumento compacto a bordo de uma única espaçonave. O QGGPf terá um volume de cerca de 0,25 metro cúbico e pesará apenas 125 quilos, o que o torna menor e mais leve do que os instrumentos tradicionais de gravidade espacial.
Os sensores quânticos também têm o potencial de aumentar a sensibilidade. De acordo com algumas estimativas, um gradiômetro de gravidade quântica de nível científico poderia ser até 10 vezes mais sensível na medição da gravidade do que os sensores clássicos.
O principal objetivo dessa missão de validação de tecnologia, cujo lançamento está programado para o final da década, será testar um conjunto de novas tecnologias para manipular as interações entre a luz e a matéria em escala atômica. “Ninguém ainda tentou voar com um desses instrumentos”, disse Ben Stray, pesquisador de pós-doutorado do JPL. “Precisamos voar para determinar se ele funciona bem, o que nos permitirá avançar não apenas no gradiômetro de gravidade quântica, mas na tecnologia quântica em geral.