MADRID, 16 Abr. (EUROPA PRESS) -
Investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, empresas privadas e instituciones académicas están desarrollando el primer sensor cuántico espacial para medir la gravedad.
Esta misión marcará una primicia en la detección cuántica y allanará el camino para observaciones pioneras de todo tipo de temas, desde reservas de petróleo hasta suministros globales de agua dulce, según un comunicado de la agencia espacial.
El campo gravitacional de la Tierra es dinámico y cambia cada día a medida que los procesos geológicos redistribuyen la masa sobre la superficie de nuestro planeta. A mayor masa, mayor gravedad.
Estos sutiles cambios en la gravedad resultan imperceptibles a escala cotidiana, pero con herramientas sensibles llamadas gradiómetros de gravedad, los científicos pueden mapear los matices del campo gravitacional de la Tierra y correlacionarlos con características subterráneas como acuíferos y depósitos minerales. Estos mapas de gravedad son esenciales para la navegación, la gestión de recursos y la seguridad nacional.
MEDIR LA MASA DEL HIMALAYA
"Podríamos determinar la masa del Himalaya usando átomos", afirmó Jason Hyon, tecnólogo jefe de Ciencias de la Tierra en el JPL y director del Centro de Innovación Espacial Cuántica del JPL. Hyon y sus colegas expusieron los conceptos detrás de su instrumento, el Gradiómetro de Gravedad Cuántica Pathfinder (QGGPf), en un artículo publicado en EPJ Quantum Technology.
Los gradiómetros de gravedad miden la velocidad de caída de un objeto en una ubicación en comparación con la de un objeto que cae a poca distancia. La diferencia de aceleración entre estos dos objetos en caída libre, también conocidos como masas de prueba, corresponde a las diferencias en la fuerza gravitacional. Las masas de prueba caen más rápido donde la gravedad es mayor.
El QGGPf utilizará dos nubes de átomos de rubidio ultrafríos como masas de prueba. Enfriadas a una temperatura cercana al cero absoluto, las partículas en estas nubes se comportan como ondas. El gradiómetro de gravedad cuántica medirá la diferencia de aceleración entre estas ondas de materia para localizar anomalías gravitacionales. El uso de nubes de átomos ultrafríos como masas de prueba es ideal para garantizar la precisión de las mediciones de gravedad espaciales durante largos períodos de tiempo, explicó Sheng-wey Chiow, físico experimental del JPL. "Con los átomos, puedo garantizar que todas las mediciones serán iguales. Somos menos sensibles a los efectos ambientales".
TODO EN 125 KILOS
El uso de átomos como masas de prueba también permite medir la gravedad con un instrumento compacto a bordo de una sola nave espacial. El QGGPf tendrá un volumen aproximado de 0,25 metros cúbicos y pesará tan solo unos 125 kilogramos, siendo más pequeño y ligero que los instrumentos de gravedad espaciales tradicionales.
Los sensores cuánticos también tienen el potencial de aumentar la sensibilidad. Según algunas estimaciones, un gradiómetro de gravedad cuántica de grado científico podría ser hasta diez veces más sensible a la medición de la gravedad que los sensores clásicos.
El objetivo principal de esta misión de validación tecnológica, cuyo lanzamiento está previsto para finales de la década, será probar un conjunto de tecnologías novedosas para manipular las interacciones entre la luz y la materia a escala atómica. "Nadie ha intentado volar uno de estos instrumentos todavía", afirmó Ben Stray, investigador postdoctoral del JPL. "Necesitamos volarlo para determinar su correcto funcionamiento, lo que nos permitirá avanzar no solo en el gradiómetro de gravedad cuántica, sino también en la tecnología cuántica en general".