Geleceğin uzay görevlerinde kuantum teknolojilerinin ve soğuk atom laboratuvarlarının rolü, bilim ve mühendislik alanındaki yenilikler ile keşiflerin sınırlarını nasıl zorlayacağını keşfedin.
Gelecekteki uzay görevlerinde kuantum teknolojilerinin kullanımı, Dünya üstündeki suyu izlemekten, uyduların ve öteki gezegenlerin bileşimini keşfetmeye, hatta gizemli kozmik vakaları araştırmaya kadar geniş bir yelpazeye yayılabilir. Bu bağlamda, NASA‘nın Internasyonal Uzay İstasyonu’nda (ISS) kurduğu Soğuk Atom Laboratuvarı (Cold Atom Lab), kuantum biliminin uzayda iyi mi uygulanabileceğine dair devrim durumunda bir adım atarak bu alandaki potansiyeli gözler önüne sermektedir.
NASA, yerçekimi, manyetik alanlar ve uzaydaki öteki kuvvetleri ölçmek amacıyla kuantum teknolojilerini kullanmayı hedefliyor. Ajans, ilk kez ultra soğuk atomlar yardımıyla yörünge laboratuarının titreşimlerini ölçmek için Internasyonal Uzay İstasyonu’nda atom interferometresi isminde olan yeni bir aracı kontrol etti. Atom interferometreleri, Dünya’da kullanılmasına karşın uzayda uzun süre çalışamayacak kadar kırılgan oldukları düşünülüyordu. Sadece bilim adamları, NASA’nın Soğuk Atom Laboratuvarı’nı (mini bir buzdolabı boyutunda) kullanarak atom interferometrelerinin uzayda iyi mi kullanılabileceğini kanıtlamışlardır.
Bilim adamları, mikro yerçekiminden faydalanarak daha uzun ölçüm sürelerine ve daha yüksek aygıt hassasiyetine erişim sağlamışlardır. NASA’ya nazaran, yerçekimini yüksek hassasiyetle ölçebilen uzay tabanlı sensörlerin birçok potansiyel uygulaması bulunmaktadır. Bu sensörler, Güneş Sistemi’mizdeki gezegenlerin ve uyduların bileşimini ortaya çıkarabilir, zira değişik malzemeler yerçekiminde ince farklılıklar yaratan değişik yoğunluklara haizdir. Bu tür ölçümler, Dünya üstündeki su ve buz hareketlerini seyretmek için, yerçekimindeki hafifçe değişimleri tespit eden ABD-Alman ortaklık GRACE-FO (Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-on) tarafınca halihazırda gerçekleştirilmektedir. Atom interferometresi, ek duyarlılık ve kararlılık sağlayarak yüzey kütle değişimleri hakkında daha çok informasyon sunabilir.
Duyarlı yerçekimi ölçümleri, bununla birlikte iki büyük kozmolojik gizem olan karanlık madde ve karanlık enerji hakkında informasyon de verebilir. Karanlık madde, evrende gezegenleri, yıldızları ve görebildiğimiz öteki her şeyi oluşturan “düzgüsel” maddeden beş kat daha yaygın olan görünmez bir madde olarak tanımlanmaktadır. Karanlık enerji ise evrenin hızlanan genişlemesinin bilinmeyen itici gücüne verilen isimdir. Soğuk Atom Laboratuvarı’nda bulunan atom interferometrisi, Einstein’ın genel görelilik teorisini yeni ve yenilikçi yollarla kontrol etmek için de kullanılabilir. Genel görelilik, evrenin büyük ölçekli yapısını açıklayan temel bir kuram olmasına karşın, bilim adamları bu teorinin tam olarak anlayamadıkları yönleri bulunduğunu belirtmektedir. Bu teknoloji ile bu boşlukların doldurulabileceği ve daha bütünsel bir anlayış sağlanabileceği düşünülmektedir.
Soğuk Atom Laboratuvarı, 2018 senesinde uzay istasyonuna fırlatılmıştır. Laboratuvar, atomları neredeyse mutlak sıfıra yada eksi 273 santigrat dereceye kadar lazerler kullanarak soğutmaktadır. Bu ultra soğuk sıcaklıklarda atomlar, Bose-Einstein yoğuşması isminde olan, atomların belirli kuantum özelliklerini mikroskobik olmaktan ziyade makroskobik hale getiren beşinci bir madde hali oluştururlar. Netice olarak, atomların özelliklerini gözlemlemek oldukça kolay bir hale gelmektedir.
