ساخت ماهواره‌هایی به اندازه جعبه کفش با استفاده از نانوذرات

پژوهشگران بریتانیایی سعی دارند از نانوذرات برای ساختن ماهواره هایی استفاده کنند که به اندازه جعبه کفش هستند.

به گزارش ایسنا به نقل از استادی فایندز، ماهواره های کنونی پرتاب شده به فضا به اندازه خودروها هستند و توسعه و پرتاب آنها می تواند پرهزینه باشد. پژوهشگران در حال حاضر تلاش می کنند تا راه هایی را برای تامین انرژی ماهواره هایی به اندازه جعبه کفش موسوم به «کیوب ست» (CubeSat) بیابند.

همکاری پیشگامانه بین «دانشگاه وارویک» (Warw)،« دانشگاه سوانسی» (Swansea University) و «دانشگاه استراثکلاید» (University of Strathclyde) با بهره گیری از قدرت نانوذرات بعنوان حسگرهای پیشرفته در این ماهواره های کوچک، در حال متحول کردن فناوری فضایی است. این همکاري، صدها هزار دلار بودجه را برای توسعه کاربردهای بالقوه نانوذرات و فیزیک کوانتوم در زمینه اکتشافات فضایی دریافت کرده است.

دکتر «دانیل اوی» (Daniel Oi) نظریه پرداز کوانتومی، در یک نشست دانشگاهی گفت:ما در حال ساختن حسگرهای بسیار حساس برای ماهواره هایی هستیم که اندازه آن ها تا اندازه قابل توجهی کاهش یافته است و قادر به بررسی محیط فضا هستند. این بخشی از یک برنامه بین المللی گسترده تر در حوزه فناوری کوانتومی است که کاربردهای آنرا از مأموریت های زمینی به مأموریت های فضایی گسترش می دهد.

دانشمندان در زمینه «اپتومکانیک معلق» (Levitated optomechanics) که شامل تنظیم و اندازه گیری کردن حرکت ذرات ریز در فضای آزاد با استفاده از نور لیزر است، پیشرفت چشمگیری داشته اند. این پیشرفت ها نشان داده اند که نانوذرات می توانند رفتارهای دیکته شده توسط قوانین مکانیک کوانتومی را که بر تعامل اتم ها و ذرات زیراتمی حاکم است، نشان دهند.

در شرایط آزمایشگاهی، نانوذرات که هزار برابر بزرگ تر از یک اتم و هزار برابر کوچک تر از یک دانه شن هستند، به عنوان حسگر امیدوارکننده به شمار می روند. با وجود این، استفاده کردن از این پتانسیل در موقعیت های جهان واقعی و فراتر از آن با چالش هایی همراه است. برای برطرف کردن این مشکل، پژوهشگرانی که با «برنامه فناوری های توانمندساز» (Enabling Technologies Program) «آژانس فضایی بریتانیا» (UKSA) کار می کنند، مرزهای فناوری کوانتومی را مورد بررسی قرار می دهند تا امکان استفاده از نانوذرات را به عنوان حسگر در فضا ارزیابی کنند. پروژه ۱۸ ماهه آن ها به نام «فناوری های اپتومکانیکی معلق در فضا» (LOTIS) با هدف توسعه فناوری هایی انجام می شود که راه را برای ابداع دستگاه های فضایی آینده با استفاده از نانوذرات هموار می کنند.

کاربردهای بالقوه نانوذرات به عنوان حسگر بسیار گسترده هستند. به عنوان مثال، چگالی ترموسفر زمین که از ارتفاع تقریبا ۸۰ کیلومتری بالای سطح دریا آغاز می شود، هنوز به خوبی شناخته نشده است. استفاده از نانوذرات به عنوان حسگر می تواند این جنبه را روشن کند و درک بهتری را در مورد کشش تجربه شده توسط ماهواره ها در مدار و نقشه برداری از مسیر آن ها فراهم سازد.

همچنین، این پروژه با هدف ایجاد گرانش سنج ها انجام می شود که دستگاه هایی برای بررسی میدان های گرانشی هستند. گرانش سنج ها کاربردهای گسترده ای در ژئوفیزیک و رصد زمین پیدا می کنند و به دانشمندان امکان می‌دهند تا از آنچه در زیر سطح زمین نهفته است، نقشه برداری کنند. نتایج این کار برای مهندسی عمران و نظارت بر سفره های زیرزمینی بسیار ارزشمند است.

علاوه بر این، فناوری های اپتومکانیکی معلق در فضا می توانند زمینه را برای فناوری هایی آماده سازند که از مأموریت «MAQRO» پشتیبانی می کنند. هدف مأموریت MAQRO، آزمایش کردن پیش بینی های مکانیک کوانتومی روی اجرام بزرگ تر و ارتقای درک ما در مورد اعتبار مکانیک کوانتومی فراتر از مقیاس اتمی و زیراتمی است.

دکتر «جیمز بیتمن» (James Bateman) پژوهشگر دانشگاه سوانسی گفت:این پروژه به تحقق یافتن رویای ساخت حسگرهای اپتومکانیکی معلق کمک می کند و فناوری های لازم را برای یک پلتفرم سنجش کارآمد در کاربردهای فضایی و زمینی فراهم می سازد.