LONDON (IT BOLTWISE) – Ein von Studenten entwickelter Quanten-Sensor hat erfolgreich das Erdmagnetfeld von der Internationalen Raumstation aus gemessen. Diese bahnbrechende Technologie könnte die Zukunft der geomagnetischen Kartierung revolutionieren und kleinere, energieeffizientere Satelliten ermöglichen.
Ein von Studenten entwickelter Quanten-Sensor hat erfolgreich das Erdmagnetfeld von der Internationalen Raumstation (ISS) aus gemessen. Der OSCAR-QUBE, ein Gerät, das in einen 1U CubeSat passt, wurde von Forschern der Universität Hasselt und imec entwickelt. Über einen Zeitraum von zehn Monaten lieferte es geomagnetische Messungen, die eng mit dem World Magnetic Model übereinstimmten. Diese Ergebnisse zeigen, dass kompakte Quanteninstrumente in der Lage sind, in der rauen Umgebung des niedrigen Erdorbits zu überleben und zu funktionieren.
Im Zentrum des Geräts befindet sich ein winziges Stück Diamant, das mit einem spezifischen atomaren Defekt, dem sogenannten Stickstoff-Fehlstellen-Zentrum, versehen ist. Diese Defekte wirken wie Miniantennen, die auf Magnetfelder abgestimmt sind. Durch die Bestrahlung des Diamanten mit Laser und Mikrowellen absorbieren die Verunreinigungen Energie und emittieren Licht, dessen Helligkeit sich je nach Stärke und Richtung des vorhandenen Magnetfelds ändert. Diese Technik, bekannt als optisch detektierte magnetische Resonanz, ermöglicht es Wissenschaftlern, das Magnetfeld am Standort des Sensors mit hoher Genauigkeit zu berechnen.
Die Mission diente in erster Linie als Machbarkeitsnachweis. Die Forscher glauben, dass zukünftige Generationen von weltraumgestützten Quantenmagnetometern kleinere, energieeffizientere Satellitenkonstellationen für die geomagnetische Kartierung, Navigation und planetare Erkundung ermöglichen könnten. Der OSCAR-QUBE hat eine Auflösung von besser als 300 Nanotesla pro Quadratwurzel Hertz erreicht, was bedeutet, dass das Instrument empfindlich genug war, um bedeutende räumliche Variationen des Erdmagnetfelds aufzulösen.
Die Bedeutung des Erdmagnetfelds geht weit über die Bestimmung der Kompassrichtung hinaus. Es enthält Informationen über die Bewegungen des flüssigen Eisens im äußeren Erdkern, die magnetischen Eigenschaften der Gesteine in der Kruste, die Auswirkungen des Sonnenwinds und des Weltraumwetters in der oberen Atmosphäre und sogar den subtilen Einfluss der Gezeiten. Raumgestützte Messungen sind besonders wertvoll, da sie das Feld global und kontinuierlich erfassen, ohne die Störungen durch lokale Geologie oder elektrische Infrastruktur, die bodengestützte Beobachtungen erschweren.
Die Ergebnisse der OSCAR-QUBE-Mission deuten darauf hin, dass Quanten-Sensoren die Hardware-Anforderungen für solche Missionen erheblich reduzieren könnten. Eine geplante Nachfolgemission mit verbesserter Quanten-Hardware soll außerhalb der Raumstation betrieben werden, um die magnetischen Störungen der Station selbst als Rauschquelle zu eliminieren. Diese Fortschritte könnten den Weg für eine neue Generation von Satelliten ebnen, die eine dichtere Abdeckung des geomagnetischen Feldes bieten als es heute möglich ist.
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