ساخت ماهواره‌هایی در سایز‌های کوچک با استفاده از این ذرات ممکن شد

به گزارش مجله خبری نگار،ماهواره‌های کنونی پرتاب‌شده به فضا به اندازه خودرو‌ها هستند و توسعه و پرتاب آن‌ها می‌تواند پرهزینه باشد. پژوهشگران در حال حاضر تلاش می‌کنند تا راه‌هایی را برای تامین انرژی ماهواره‌هایی به اندازه جعبه کفش موسوم به «کیوب‌ست» (CubeSat) بیابند.

همکاری پیشگامانه بین «دانشگاه وارویک» (Warw)، «دانشگاه سوانسی» (Swansea University) و «دانشگاه استراثکلاید» (University of Strathclyde) با بهره‌گیری از قدرت نانوذرات به عنوان حسگر‌های پیشرفته در این ماهواره‌های کوچک، در حال متحول کردن فناوری فضایی است. این همکاری، صد‌ها هزار دلار بودجه را برای توسعه کاربرد‌های بالقوه نانوذرات و فیزیک کوانتوم در زمینه اکتشافات فضایی دریافت کرده است.

«دانیل اوی» (Daniel Oi) نظریه‌پرداز کوانتومی، در یک نشست دانشگاهی گفت: ما در حال ساختن حسگر‌های بسیار حساس برای ماهواره‌هایی هستیم که اندازه آن‌ها تا اندازه قابل توجهی کاهش یافته است و قادر به بررسی محیط فضا هستند. این بخشی از یک برنامه بین‌المللی گسترده‌تر در حوزه فناوری کوانتومی است که کاربرد‌های آن را از مأموریت‌های زمینی به مأموریت‌های فضایی گسترش می‌دهد.

دانشمندان در زمینه «اپتومکانیک معلق» (Levitated optomechanics) که شامل تنظیم و اندازه‌گیری کردن حرکت ذرات ریز در فضای آزاد با استفاده از نور لیزر است، پیشرفت چشمگیری داشته‌اند. این پیشرفت‌ها نشان داده‌اند که نانوذرات می‌توانند رفتار‌های دیکته‌شده توسط قوانین مکانیک کوانتومی را که بر تعامل اتم‌ها و ذرات زیراتمی حاکم است، نشان دهند.

در شرایط آزمایشگاهی، نانوذرات که هزار برابر بزرگ‌تر از یک اتم و هزار برابر کوچک‌تر از یک دانه شن هستند، به عنوان حسگر امیدوارکننده به شمار می‌روند. با وجود این، استفاده کردن از این پتانسیل در موقعیت‌های جهان واقعی و فراتر از آن با چالش‌هایی همراه است. برای برطرف کردن این مشکل، پژوهشگرانی که با «برنامه فناوری‌های توانمندساز» (Enabling Technologies Program) «آژانس فضایی بریتانیا» (UKSA) کار می‌کنند، مرز‌های فناوری کوانتومی را مورد بررسی قرار می‌دهند تا امکان استفاده از نانوذرات را به عنوان حسگر در فضا ارزیابی کنند. طرح ۱۸ ماهه آن‌ها به نام «فناوری‌های اپتومکانیکی معلق در فضا» (LOTIS) با هدف توسعه فناوری‌هایی انجام می‌شود که راه را برای ابداع دستگاه‌های فضایی آینده با استفاده از نانوذرات هموار می‌کنند.

کاربرد‌های بالقوه نانوذرات به عنوان حسگر بسیار گسترده هستند. به عنوان مثال، چگالی ترموسفر زمین که از ارتفاع تقریبا ۸۰ کیلومتری بالای سطح دریا آغاز می‌شود، هنوز به خوبی شناخته نشده است. استفاده از نانوذرات به‌عنوان حسگر می‌تواند این جنبه را روشن کند و درک بهتری را در مورد کشش تجربه‌شده توسط ماهواره‌ها در مدار و نقشه‌برداری از مسیر آن‌ها فراهم سازد.

همچنین، این طرح با هدف ایجاد گرانش‌سنج‌ها انجام می‌شود که دستگاه‌هایی برای بررسی میدان‌های گرانشی هستند. گرانش‌سنج‌ها کاربرد‌های گسترده‌ای در ژئوفیزیک و رصد زمین پیدا می‌کنند و به دانشمندان امکان می‌دهند تا از آنچه در زیر سطح زمین نهفته است، نقشه‌برداری کنند. نتایج این کار برای مهندسی عمران و نظارت بر سفره‌های زیرزمینی بسیار ارزشمند است.

علاوه بر این، فناوری‌های اپتومکانیکی معلق در فضا می‌توانند زمینه را برای فناوری‌هایی آماده سازند که از مأموریت «MAQRO» پشتیبانی می‌کنند. هدف ماموریت MAQRO، آزمایش کردن پیش‌بینی‌های مکانیک کوانتومی روی اجرام بزرگ‌تر و ارتقای درک ما در مورد اعتبار مکانیک کوانتومی فراتر از مقیاس اتمی و زیراتمی است.

«جیمز بیتمن» (James Bateman) پژوهشگر دانشگاه سوانسی گفت: این طرح به تحقق یافتن رویای ساخت حسگر‌های اپتومکانیکی معلق کمک می‌کند و فناوری‌های لازم را برای یک پلتفرم سنجش کارآمد در کاربرد‌های فضایی و زمینی فراهم می‌سازد.