นาโนเทคโนโลยี

เทคโนโลยีอวกาศจะลดขนาดลงเมื่อมีการทดสอบขีดจำกัดของฟิสิกส์ควอนตัม

ประทับเวลา: 25 มิถุนายน 2023 8: 26 น
โหนดต้นทาง: 2566253

เผยแพร่ซ้ำโดยเพลโต

เทคโนโลยีอวกาศจะลดขนาดลงเมื่อมีการทดสอบขีดจำกัดของฟิสิกส์ควอนตัม

โดย Staff Writer

Warwick UK (SPX) 22 มิ.ย. 2023

กลุ่มบริษัททั่วสหราชอาณาจักรกำลังพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อใช้อนุภาคนาโนเป็นเซ็นเซอร์ล้ำสมัยบนดาวเทียมขนาดเล็กขนาดเท่ากล่องรองเท้าที่เรียกว่า CubeSats

มหาวิทยาลัย Warwick, Swansea และ Strathclyde ได้รับรางวัล 250 ปอนด์สำหรับการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับอนุภาคนาโนและฟิสิกส์ควอนตัมในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีอวกาศ

ความก้าวหน้าล่าสุดในด้านออปโตเมคานิกส์ที่ลอยได้ (การเคลื่อนที่ของอนุภาคขนาดเล็กที่จับและวัดในพื้นที่ว่างด้วยแสงเลเซอร์) ได้แสดงให้เห็นว่าอนุภาคนาโนสามารถแสดงพฤติกรรมที่อยู่ภายใต้กฎของกลศาสตร์ควอนตัม (ทฤษฎีพื้นฐานที่อธิบายว่าอะตอมและ อนุภาคย่อยของอะตอมโต้ตอบกัน)

สิ่งนี้นำไปสู่อนุภาคนาโนซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าอะตอมหนึ่งพันเท่าและเล็กกว่าเม็ดทรายหนึ่งพันเท่า ซึ่งถูกตรวจสอบในฐานะเซ็นเซอร์ใหม่ในสภาวะของห้องปฏิบัติการ แต่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้นำสิ่งนี้ไปใช้ในโลกแห่งความเป็นจริง – และอื่น ๆ

ขณะนี้ ในโครงการเทคโนโลยีการเปิดใช้งานที่ได้รับทุนสนับสนุนจากองค์การอวกาศแห่งสหราชอาณาจักร (UKSA) นักวิจัยกำลังผลักดันขีดจำกัดของเทคโนโลยีควอนตัมเพื่อให้สามารถใช้อนุภาคนาโนเป็นเซ็นเซอร์ในอวกาศได้ 'Levitated Optomechanical Technologies In Space' (LOTIS) เป็นโครงการระยะเวลา 18 เดือนเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อเปิดใช้งานอุปกรณ์อวกาศในอนาคตโดยใช้อนุภาคนาโน

LOTIS จะพัฒนาอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และแทนที่จะเป็นดาวเทียมขนาดรถยนต์ สามารถใส่กับดาวเทียมนาโนที่มีขนาดกะทัดรัดกว่าขนาดเท่ากล่องใส่รองเท้า หรือที่เรียกว่า CubeSats ได้ วิธีการนี้ช่วยลดต้นทุนการพัฒนาและเปิดตัวได้อย่างมาก

มีการใช้งานมากมายสำหรับอนุภาคนาโนเป็นเซ็นเซอร์ ไม่ค่อยมีใครรู้จักความหนาแน่นของเทอร์โมสเฟียร์ ซึ่งเป็นชั้นบรรยากาศของโลกที่เริ่มขึ้นเหนือระดับน้ำทะเลประมาณ 80 กม. และเทคโนโลยีนี้สามารถให้รายละเอียดเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้ การกำหนดความหนาแน่นของพื้นที่นั้นมีการใช้งานในการบินอวกาศ ทำความเข้าใจการลากที่ดาวเทียมประสบในวงโคจร ช่วยทำแผนที่เส้นทางโคจรของดาวเทียม

โครงการนี้ยังมีจุดมุ่งหมายเพื่อพัฒนากราวิมิเตอร์ (อุปกรณ์สำหรับวัดสนามโน้มถ่วง) ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อกลับมายังโลกในฐานะเครื่องมือในธรณีฟิสิกส์และการสังเกตโลก เมื่อแรงโน้มถ่วงแทรกซึมผ่านวัตถุทึบแสง เครื่องวัดแรงโน้มถ่วงสามารถช่วยทำแผนที่สิ่งที่อยู่ใต้พื้นดินได้ ซึ่งมีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับวิศวกรรมโยธาหรือการตรวจสอบชั้นหินอุ้มน้ำ

นอกจากนี้ LOTIS ยังจะสนับสนุนเทคโนโลยีสำหรับภารกิจเครื่องสะท้อนควอนตัมด้วยกล้องจุลทรรศน์ (MAQRO) ซึ่งพยายามทดสอบการทำนายของกลศาสตร์ควอนตัมของวัตถุที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีมวลมากขึ้น สิ่งนี้มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจความถูกต้องของกลศาสตร์ควอนตัม ซึ่งโดยทั่วไปจะอธิบายพฤติกรรมของวัตถุขนาดเล็ก อะตอม และอนุภาคย่อยของอะตอม แต่ไม่ใช่วัตถุที่มีขนาดใหญ่กว่านี้

Dr. James Bateman, Physics, University of Swansea กล่าวว่า "ผมรู้สึกตื่นเต้นที่ได้เป็นผู้นำโครงการ UKSA นี้ ซึ่งจะสร้างเทคโนโลยีที่จำเป็นเพื่อสร้างแพลตฟอร์มการตรวจจับการทำงานสำหรับทั้งการใช้งานในอวกาศและบนบก ทีมงานของเราประกอบด้วยผู้เชี่ยวชาญด้านดาวเทียมนาโน การตรวจจับควอนตัม และออปโตเมคานิกส์เชิงทดลอง และโครงการนี้จะช่วยทำให้เซ็นเซอร์ออปโตเมคานิกส์ลอยได้เป็นจริง”

ศาสตราจารย์ Animesh Datta ผู้เชี่ยวชาญด้านฟิสิกส์เชิงทฤษฎีแห่งมหาวิทยาลัย Warwick กล่าวว่า "LOTIS เป็นขั้นตอนที่เป็นรูปธรรมในการทำให้การทดลองยุคใหม่เป็นจริง ซึ่งจะช่วยให้กระจ่างเกี่ยวกับส่วนต่อประสานของกลศาสตร์ควอนตัมและแรงโน้มถ่วง ฉันหวังว่าจะได้มีส่วนร่วมในความสำเร็จ”

นักทฤษฎีควอนตัม Dr. Daniel Oi, Physics, University of Strathclyde กล่าวเสริมว่า "เรากำลังพัฒนาเซ็นเซอร์ที่มีความไวสูงสำหรับดาวเทียม ซึ่งมีขนาดลดลงอย่างมากและสามารถวัดสภาพแวดล้อมในอวกาศได้ นี่เป็นส่วนหนึ่งของโครงการเทคโนโลยีควอนตัมระดับนานาชาติที่กว้างขึ้น ซึ่งจะขยายขอบเขตการใช้งานจากแอพพลิเคชั่นที่เชื่อมต่อกับโลกและอวกาศ”

ลิงก์ที่เกี่ยวข้อง
กลไกออปโตเมคานิกส์แบบลอยตัว
มหาวิทยาลัยวอร์วิก

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับเวลาและอวกาศ