Агентство NASA предоставило компании Infleqtion дополнительное финансирование в размере 20 миллионов долларов США для реализации миссии Quantum Gravity Gradiometer Pathfinder. В рамках этой инициативы планируется разработать первый в мире квантовый датчик гравитации, предназначенный для эксплуатации в космических условиях. Благодаря новому контракту общий объем инвестиций NASA в данный проект достиг 40 миллионов долларов США. Руководство программой осуществляет Лаборатория реактивного движения NASA.

В настоящее время проект переходит к ключевой фазе разработки аппаратного обеспечения. Перед проведением демонстрационной миссии на орбите, инженерам необходимо создать и провести испытания основных компонентов прибора. Infleqtion планирует вывести устройство на низкую околоземную орбиту в 2030 году.

Предстоящий измерительный прибор будет применять ультрахолодные атомы рубидия для фиксации незначительных вариаций в гравитационном поле нашей планеты. Полученные данные позволят получить более детальное представление об изменениях, затрагивающих земную поверхность и находящиеся под ней слои.

В будущем квантовые гравитационные датчики могут быть использованы для мониторинга перемещения грунтовых вод, таяния ледников и изменений в объемах природных ресурсов, расположенных под земной поверхностью. Хотя существующие спутниковые миссии, такие как GRACE и GRACE-FO, уже выполняют измерения изменений гравитационного поля Земли, квантовые технологии предлагают принципиально новый метод для таких наблюдений.

Компания Infleqtion займется разработкой атомно-физического модуля, который станет центральным элементом нового измерительного устройства. В его состав войдут вакуумная камера, лазерное оборудование и электронные системы управления, необходимые для подготовки и контроля атомов.

Для проведения точных измерений атомы рубидия будут охлаждены практически до температуры в один пикокельвин. При таких крайне низких температурах становится возможным очень точное управление состоянием атомов, что позволит использовать их для высокочувствительных измерений гравитационного поля.

На последующем этапе планируется разработка первого прототипа измерительной головки и создание инженерной версии электронной системы. Проведение испытаний назначено на установку Einstein Elevator в Ганновере, которая обеспечивает кратковременное формирование условий микрогравитации посредством специализированной системы свободного падения.

Целью этих испытаний является оценка стабильности работы квантового датчика в условиях, имитирующих космическую среду. Разработка основана на предыдущих экспериментах, проведенных на Международной космической станции, где специалисты из JPL и Infleqtion сотрудничали с лабораторией Cold Atom Lab для изучения поведения ультрахолодных атомов в условиях микрогравитации.

Продолжительность текущего этапа программы запланирована до 2027 года. В течение последующих трех лет NASA и его партнеры намерены завершить создание необходимого оборудования, после чего проект перейдет к подготовке к орбитальной демонстрации.

Pathfinder не предназначен для функционирования в качестве полноценного спутника, осуществляющего регулярные научные наблюдения. Его основная цель – подтвердить возможность преобразования высокочувствительной лабораторной квантовой системы в оборудование, способное выдержать запуск и стабильно работать на орбите.

В случае успешного завершения проверок, данная миссия позволит уменьшить технические риски при разработке более усовершенствованных спутниковых квантовых гравитационных устройств. В перспективе такие системы способны повысить точность наблюдений за Землей и содействовать мониторингу водных ресурсов, процессов таяния льда и других изменений, обусловленных перераспределением массы на планете.