Исследования квантовых технологий на Международной космической станции

В начале декабря 2021 года стартовал проект «Разработка лазерной системы для экспериментов с конденсатом Бозе-Эйнштейна на Международной космической станции в составе полезной нагрузки BECCAL (BECCAL-II)», сообщает newssky.com.ua со ссылкой на spaceref.

Иллюстрация планируемой экспериментальной установки для проекта BECCAL II на МКС (©: BECCAL)

Работа началась с привлечения группы исследователей во главе с профессором Патриком Виндпассингером и доктором Андре Венцлавски из Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга (JGU). В сотрудничестве с Университетом Гумбольдта в Берлине, Институтом Фердинанда-Брауна (FBH) и Гамбургским университетом исследователи разработают лазерную систему для эксперимента BECCAL по изучению ультрахолодных атомов на борту Международной космической станции (МКС).

Эксперимент BECCAL представляет собой многопользовательскую платформу, которая будет открыта для многочисленных национальных и зарубежных ученых, чтобы проверить свои идеи на практике. Платформа позволит им проводить широкий спектр экспериментов в таких областях, как квантовое зондирование, квантовая информация и квантовая оптика.

Транспортировка полезной нагрузки BECCAL на МКС запланирована на начало 2026 года.

МКС предлагает уникальное сочетание невесомости, доступности и большого количества экспериментов. Это позволит, среди прочего, проводить высокоточные эксперименты, такие как проверка принципа эквивалентности Эйнштейна. «В идеале для экспериментов требуется, чтобы облако ультрахолодных атомов было полностью лишено каких-либо сил. Невесомость допускает такие условия», — сказал доктор Андре Венцлавски из группы Windpassinger в Университете Майнца.

Эксперимент BECCAL является преемником проекта CAL, в рамках которого с 2018 года на борту МКС проводились многочисленные эксперименты. BECCAL предназначен для расширения экспериментальных возможностей на борту МКС, особенно в области точной атомной интерферометрии и манипулирования атомами с расстроенными оптические поля. Дополнительный рост общих показателей достигается за счет внедрения новых технологических подходов к созданию атомных ансамблей. Полезную нагрузку планируется запустить в начале 2026 года, и она заменит аппарат CAL в модуле Destiny МКС.

В рамках подпроекта, финансируемого в размере 3,4 млн евро, группа под руководством профессора Патрика Виндпассингера из Института физики JGU будет работать вместе с Гамбургским университетом над разработкой и реализацией оптической системы разделения и переключения на основе Zerodur и внедрением ее в БЕККАЛ полезной нагрузки. Эти разработки будут основаны на результатах многочисленных предыдущих экспериментов, проведенных в условиях микрогравитации, таких как MAIUS, QUANTUS и KALEXUS, во всех из которых участвовал JGU. «Эти эксперименты позволили нам заложить технологические основы для проведения такого чрезвычайно сложного эксперимента, а также провести первоначальные фундаментальные испытания осуществимости предполагаемых экспериментов», — сказал Венцлавски.

Надежные лазерные модули, необходимые для эксперимента, поставляются компанией FBH, которая в настоящее время производит 55 узкополосных лазерных источников. Humboldt-Universität zu Berlin координирует интеграцию этих лазерных модулей вместе со скамьями разделения и переключения оптического луча в компактную общую систему. Проект финансируется Немецким космическим агентством Немецкого аэрокосмического центра (DLR) при финансовой поддержке Федерального министерства экономики и борьбы с изменением климата Германии в соответствии с резолюцией Бундестага Германии.