Naukowcy z Uniwersytetu Jagielońskiego biorą udział w opracowaniu kwantowego magnetometru kosmicznego

Naukowcy z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UJ uczestniczą w międzynarodowym konsorcjum realizującym projekt finansowany przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). Wspólnie z Honeywell Aerospace i Quantum Brilliance będą pracować nad opracowaniem, przetestowaniem i dostarczeniem do ESA kompaktowego, kwantowego magnetometru kosmicznego przeznaczonego do precyzyjnych pomiarów ziemskiego pola magnetycznego z orbity.

Honeywell Aerospace, Quantum Brilliance i Uniwersytet Jagielloński ogłosiły 14 lipca nawiązanie współpracy mającej na celu opracowanie, przetestowanie i dostarczenie kompaktowego kosmicznego magnetometru kwantowego do Europejskiej Agencji Kosmicznej do 2027 roku | źródło: Uniwersytet Jagielloński

W przedsięwzięcie zaangażowane są grupy badawcze dr. hab. Adama Wojciechowskiego, prof. UJ oraz prof. Szymona Pustelnego z Uniwersytetu Jagiellońskiego. Pierwsza z nich prowadzi prace związane z wykorzystaniem centrów barwnych typu azot-wakancja (NV) w diamencie, stanowiących kluczowy element czujników kwantowych nowej generacji. Drugi uniwersytecki zespół rozwija metody precyzyjnej magnetometrii, niezbędne do osiągnięcia wysokiej czułości i stabilności pomiarów. Jednym z etapów projektu będą również testy prototypu z wykorzystaniem unikatowej infrastruktury badawczej Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej UJ, obejmującej ekranowane magnetycznie pomieszczenie oraz ultraprecyzyjne magnetometry optyczne. Pozwolą one zweryfikować parametry czujnika w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych.

Współpraca Uniwersytetu Jagiellońskiego, Honeywell Aerospace i Quantum Brilliance

Połączy technologie kwantowego obrazowania opartego na ciele stałym z rozwiązaniami inżynieryjnymi przystosowanymi do zastosowań kosmicznych. Jej efektem mają być kompaktowe i wysokowydajne pomiary pełnego wektora pola magnetycznego. Projekt ma wspierać badania naukowe dotyczące Ziemi, geofizyki oraz świadomości sytuacyjnej w przestrzeni kosmicznej (Space Domain Awareness). Instrument, zgodny z celami ESA w zakresie obserwacji Ziemi i badań kosmicznych, pozwoli na prowadzenie bardziej szczegółowych obserwacji ziemskiego pola magnetycznego przy jednoczesnym spełnieniu rygorystycznych wymagań satelitarnych dotyczących rozmiaru, masy i poboru mocy (SWaP – Size, Weight and Power).

Diament | źródło Uniwersytet Jagielloński

System jest efektem połączenia kompetencji inżynieryjnych firmy Honeywell Aerospace i prac rozwojowych prowadzonych w jej ośrodku Brno R&D z przełomową technologią diamentowych centrów azotowo-wakansowych opracowaną przez Quantum Brilliance oraz zaawansowanych kompetencji badawczych Uniwersytetu Jagiellońskiego w dziedzinie fizyki. Opracowywane rozwiązanie umożliwi tworzenie map pola geomagnetycznego o wyższej rozdzielczości. Zapewni także lepszą odporność na promieniowanie podczas długotrwałych misji oraz pozwoli na projektowanie mniejszych i bardziej energooszczędnych ładunków użytkowych.

Diamentowy czujnik NV

Opracowany przez firmę Quantum Brilliance umożliwia kompaktowy pomiar wektorowego pola magnetycznego w technologii ciała stałego, oferując szeroki zakres dynamiczny. Jego krystaliczna struktura pozwala na bezpośrednią rekonstrukcję trójwymiarowego pola magnetycznego z wykorzystaniem pojedynczego elementu pomiarowego, co zmniejsza złożoność systemu oraz ogranicza wymagania dotyczące jego kalibracji i ustawienia. Czujniki NV działają w temperaturze pokojowej, zachowując stabilność parametrów w zmiennych warunkach pola magnetycznego. Dzięki temu technologia ta doskonale nadaje się do zastosowań kosmicznych, gdzie kluczowe znaczenie mają ograniczenia dotyczące rozmiaru, masy i zużycia energii.

Honeywell Aerospace to firma z sektora lotniczego i obronnego. Jej kluczowe technologie znajdują zastosowanie na pokładach samolotów komunikacyjnych, biznesowych, wojskowych oraz platform kosmicznych. Zintegrowane rozwiązania zwiększają bezpieczeństwo, efektywność i niezawodność realizowanych misji. Honeywell Aerospace ma siedzibę w Phoenix w Arizonie i zatrudnia ponad 36 tys. osób na całym świecie, obsługując ponad 10 tys. klientów. Dzięki szerokiemu portfolio obejmującemu awionikę, systemy nawigacyjne, silniki, systemy zasilania oraz systemy sterowania statkami powietrznymi, łączy zaawansowaną wiedzę inżynieryjną z innowacyjnością, tworząc długoterminową wartość dla branży lotniczej i kosmicznej.

Quantum Brilliance specjalizuje się w technologiach kwantowych opartych na diamencie. Projektuje, opracowywuje i produkuje niewielkie, wytrzymałe urządzenia kwantowye wykorzystujące diament i działające w temperaturze pokojowej. Prowadzi oddziały w Niemczech i Australii. Upowszechnia technologie kwantowe poprzez ich masowe wdrażanie oraz integrację z codziennymi urządzeniami, a także wysokowydajnymi systemami kwantowego przetwarzania informacji i czujnikami kwantowymi. Międzynarodowa sieć partnerów firmy obejmuje instytucje rządowe, centra superkomputerowe, organizacje badawcze oraz partnerów przemysłowych w Ameryce Północnej, Europie i regionie Azji i Pacyfiku.

Autor oryginału: Łukasz Wspaniały | źródło: Uniwersytet Jagielloński