NASA 正在建造第一個放在太空的量子感測器,這個手提箱大小設備將揭開地球下方隱藏的水、石油資源,甚至「透視」地下山脈。
地球重力並非恆定不變,而是會隨著地球質量變化跟著微妙起伏,板塊構造活動、冰川崩解、含水層排水等地質過程都能略微推動另一個區域的重力,影響導航系統、自然資源測繪。對我們來說,這些變化難以察覺,但對超靈敏儀器來說不是,只要藉助正確感測器,科學家就可以利用重力「看到」地球表面下方隱藏的物體。
NASA 噴射推進實驗室(JPL)與其他機構正在開發 QGGPf(Quantum Gravity Gradiometer Pathfinder)計畫。顧名思義,QGGPf 是種重力梯度計(測量一個物體的加速度與另一個附近物體的加速度),但與舊型重力梯度計不同,QGGPF 使用量子物理確保可重複性和精度。
QGGPf 將使用冷卻到略高於絕對零度的銣原子從太空進行測量,原子下落速度越快表明該位置重力更強,比較兩團原子雲加速度差異能幫助科學家繪製地球重力場細微差別,並分辨含水層、礦物質礦床等地下特徵。
這一系列新穎設備基於一種稱為 ATOM 干涉測量法技術,研究人員正在完善該技術以使其更準確耐用,預計 10 年內啟動 QGGPf 任務。
NASA developing 1st-ever space-based quantum sensor for gravity measurements
NASA Aims to Fly First Quantum Sensor for Gravity Measurements
NASA Wants to Track Earth’s Gravity With a Cloud of Floating Atoms in Space
(首圖來源:NASA)