Quanten-Sensor auf der ISS kartiert erfolgreich Erdmagnetfeld

Messung des Erdmagnetfelds aus dem Weltraum Traditionelle satellitengestützte Messungen des Magnetfelds basieren häufig auf großen Satelliten, deren Aufbringung in die Erdumlaufbahn extrem kostspielig ist. Immer mehr Forscher konzentrieren sich auf Quantensensoren, da diese kleinere Bauformen ermöglichen können, gleichzeitig jedoch eine höhere Empfindlichkeit und eine bessere Betriebssicherheit bieten.

Der Kern Diamant, der Stickstoff-Leerstellen-Zentren (NV-Zentren) enthält. Es handelt sich um Gitterdefekte, die entstehen, wenn ein Kohlenstoffatom fehlt und ein benachbartes durch Stickstoff ersetzt wird. Diese Defekte verhalten sich im Wesentlichen wie kleine Quantensysteme oder Quantenteilchen, deren Energieniveaus auf magnetische Felder reagieren.

Nach Angaben des Teams, das das Experiment durchführte, stimmten die OSCAR-QUBE-Messungen aus dem Zeitraum 2021 bis 2022 mit früheren Schätzungen des Erdmagnetfelds überein. Das Experiment wurde durchgeführt, indem das Diamant mit Laserlicht und Mikrowellen beleuchtet wurde. Dadurch konnten Veränderungen im emittierten Licht detektiert werden, die Schwankungen der Stärke des Erdmagnetfelds widerspiegeln.

Mit dieser Methode war es möglich,

Mit dieser Methode war es möglich, räumliche Unterschiede des Erdmagnetfelds aus der Umlaufbahn zu kartieren. Die Geheimnisse unseres Magnetfelds: Wissenschaftler verstehen das Erdmagnetfeld nicht vollständig.

Obwohl bekannt ist, dass das Erdmagnetfeld durch Konvektionsbewegungen in der flüssigen äußeren Kernschicht des Planeten beeinflusst wird, lässt sich seine schnelle und unvorhersehbare Veränderung sowie der allmähliche Rückgang über etwa 200 Jahre noch nicht vollständig erklären.

Eine präzise Kartierung des Feldes könnte Antworten auf diese offenen Fragen liefern, die Navigation in GPS-freien Umgebungen verbessern und Einblicke in geophysikalische Prozesse gewähren. „Das Erdmagnetfeld ist tatsächlich sehr faszinierend zu messen, da es eine Fülle ält", erklärte Studienleiter Jaroslav Hruby Belgien in einem Bericht stellten fest, dass die Leistung des OSCAR-QUBE-Experiments die übertraf.

Leistung und Energieausbeute

Entscheidend war jedoch die Validierung der Technologie unter realen Weltraumbedingungen. Weitere Experimente werden dazu beitragen, mehr Daten zu sammeln und die Leistung zu verbessern. Obwohl das Team wertvolle Daten sammelte, stellten sie fest, dass die Messungen im Inneren der ISS durchgeführt wurden, wo Magnetfelder üstung zu Störungen führten.

Eine Nachfolge-Mission wird verbesserte Quantenhardware außerhalb der Station einsetzen, um sauberere Daten zu erhalten. Mit fortschreitender Hardware-Entwicklung könnten Quantenmagnetometer zu Standardkomponenten in zukünftigen Satellitenkonstellationen werden und hochauflösende Magnetfelddaten mit kompakten Nutzlasten liefern, die deutlich kostengünstiger in den Orbit gebracht werden können.

Die Forschung wurde in der Zeitschrift Physical Review Applied veröffentlicht.