Ученые все чаще сталкиваются с проблемой сбоев существующих космических датчиков для измерения магнитного поля Земли. Причинами становятся дрейф показаний, помехи от самого космического аппарата и суровые условия на орбите. Традиционные датчики — так называемые флюксгейт-магнитометры — требуют регулярной калибровки, а из-за чувствительности к электромагнитным помехам их приходится устанавливать на длинных выдвижных штангах.
Разработчики из университета Хасселта в Бельгии предложили решение проблемы: они создали квантовый датчик на основе алмаза. Новое устройство получило название OSCAR‑QUBE, рассказывает Phys.org.
Принцип работы датчика основан на использовании особых дефектов кристаллической решетки алмаза — азотно-вакансионных (NV) центров. Это места, где атом азота соседствует с отсутствующей позицией атома углерода. Такие структуры крайне чувствительны к магнитным полям. Чтобы получить данные о силе и направлении поля, на алмаз направляют лазерный луч и отслеживают изменения квантовых состояний NV‑центров.
Датчик получился компактным и энергоэффективным. Он весит всего 420 г, помещается в куб со сторонами 10 см и потребляет 5 Вт энергии. В течение 10 месяцев устройство тестировали на борту Международной космической станции (МКС). OSCAR‑QUBE успешно отслеживал изменения магнитного поля Земли по мере движения станции. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Applied.
По мнению команды ученых, их разработка может стать основой для будущих миссий по наблюдению за Землей. Группировки малых спутников с такими магнитометрами дадут возможность создавать карты геомагнитного поля с высоким разрешением — точнее, чем позволяют нынешние технологии. Это важный шаг к широкому применению квантовых сенсоров в космической науке.
Ранее Наука Mail рассказывала, что квантовые сенсоры измерят температуру внутри клеток.
