Европейские физики впервые использовали миниатюрный квантовый магнитометр OSCAR‑QUBE для создания детальной карты магнитного поля Земли. Прибор размером с кубик‑рубика (всего 10×10×10 см) и весом 420 граммов десять месяцев проработал на борту МКС без единого сбоя. По точности его данные оказались сопоставимы с замерами огромных спутников, что открывает эру компактных квантовых сенсоров в космосе.
Сотрудники бельгийского Университета Хасселта под руководством профессора Ярослава Грубы опубликовали в журнале Physical Review Applied результаты эксперимента, который длился ещё в 2021–2022 годах. На модуле «Коламбус» МКС был установлен квантовый магнитометр OSCAR‑QUBE. Десять месяцев он безостановочно измерял вариации геомагнитного поля, а затем на основе этих данных физики построили карту, качество которой не уступает результатам работы целой флотилии спутников Swarm.
В основе сенсора — крошечный дефектный алмаз размером с чечевицу. В его кристаллической решётке специально созданы NV‑центры: пустоты и атомы азота, которые ведут себя как квантовые частицы. Когда такой алмаз облучают зелёным лазером и микроволнами, он начинает светиться красным. Яркость и форма этого свечения напрямую зависят от силы внешнего магнитного поля. По изменениям свечения учёные с высокой точностью определяют, как именно поле меняется в пространстве.
Весь прибор OSCAR‑QUBE весит 420 граммов и занимает объём всего в один литр. При этом он продемонстрировал поразительную стабильность: ни одного сбоя за десять месяцев непрерывной работы, а его данные отлично совпали с модельными расчётами, основанными на наблюдениях других спутниковых систем. Это доказывает, что квантовые датчики можно использовать в космосе как полноценный и надёжный измерительный инструмент.
Почему это важно? Магнитное поле Земли — это не только защита от космической радиации, но и ключ к пониманию процессов в жидком внешнем ядре планеты. Оно постоянно меняется и постепенно ослабевает, и учёные до сих пор точно не знают причину этих изменений. Более того, детальные карты магнитного поля могут использоваться для навигации в условиях, когда GPS недоступен или даёт сбои. Теперь, когда компактность и надёжность квантового сенсора подтверждены, можно создавать целые флотилии миниатюрных спутников, которые будут проводить замеры гораздо дешевле и оперативнее нынешних громоздких систем.
В честь Дня Земли (22 апреля) Роскосмос также опубликовал свежий снимок планеты, сделанный гидрометеорологическим спутником «Электро‑Л» №5. Аппарат работает на геостационарной орбите на высоте более 35 тысяч километров. На кадре, который опубликован госкорпорацией, отчётливо видны контуры Евразии, Африки и Австралии. Так что эта неделя выдалась богатой на наглядные напоминания о том, как много мы знаем о нашей планете — и как много ещё предстоит узнать с помощью новых технологий.