Kwantowe technologie badane przez naukowców z Uniwersytetu Warszawskiego przyczynią się do rozwoju prototypu odbiornika dla misji kosmicznych. Projekt kierowany przez dr. hab. Michała Parniaka z Centrum Optycznych Technologii Kwantowych w Centrum Nowych Technologii CeNT UW oraz z Wydziału Fizyki UW jest realizowany na zlecenie Europejskiej Agencji Kosmicznej.
Żyjemy w erze informacji. Ludzie na całej planecie komunikują się ze sobą za pośrednictwem fal radiowych o różnych częstościach. Czasem niezbędny jest ich monitoring. Poza tym, te same fale mogą służyć do poznawania właściwości rozmaitych części środowiska naturalnego: wilgotności gleby, zawartości różnych substancji w atmosferze czy prędkości wiatrów. Do zadań dotyczących obserwacji ziemskich fal radiowych nadają się m.in. satelity radiowe, które potrafią obserwować duże fragmenty Ziemi. Idealny satelita radiowy powinien być lekki i wszechstronny – z jednej strony nie może dużo ważyć, żeby koszt jego wystrzelenia był niski, z drugiej strony powinien móc wykrywać szerokie spektrum częstości.
– Tu wkraczają odbiorniki oparte na atomach, bardzo obiecujące w takich zastosowaniach, jako że potrafią wykryć bardzo wiele częstotliwości przy pomocy tylko jednego urządzenia. Konwencjonalne anteny nie mają takich możliwości i w ich przypadku trzeba używać kilku różnych układów detekcji, zajmujących miejsce i ładowność satelity – wyjaśnia dr hab. Michał Parniak z Centrum Optycznych Technologii Kwantowych UW.
Odbiorniki atomowe wykorzystują specjalnie powiększone przy pomocy laserów atomy – tzw. atomy rydbergowskie – potrafiące wykrywać promieniowanie mikrofalowe, terahercowe oraz inne częstotliwości radiowe. Ta najnowocześniejsza technologia łączy w sobie badania w dziedzinie optyki kwantowej z zastosowaniami komercyjnymi. Przypuszcza się, że nowe narzędzia, które zapewni, znajdą zastosowanie w misjach kosmicznych.
Badania na UW
Naukowcy UW w Centrum Optycznych Technologii Kwantowych od kilku już lat zajmowali się badaniem rydbergowskich odbiorników radiowych. Sukcesy grupy dr. hab. Michała Parniaka zyskały międzynarodowe uznanie. Kolejnym celem badaczy jest postawienie pierwszego kroku w transferze technologii, żeby przyszli inżynierowie kosmiczni wiedzieli, jak zaprojektować nowatorskie atomowe odbiorniki. W Laboratorium Urządzeń Kwantowo-Optycznych UW zostanie skonstruowany prototyp rydbergowskiego odbiornika do misji kosmicznych. Projekt jest realizowany na zlecenie Europejskiej Agencji Kosmicznej i przez nią finansowany.
Jest to pierwsze wdrożenie wyników osiągniętych w ramach projektu „Optyczne Technologie Kwantowe” Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej, współfinansowanego przez Unię Europejską w ramach Funduszy Europejskich dla Nowoczesnej Gospodarki.
– RYDAR: Rydberg Detector for Advanced RF Payloads to zwycięski projekt w przetargu Europejskiej Agencji Kosmicznej dotyczącym rozwoju atomowych odbiorników do misji kosmicznych. Jego wartość opiewa na 600 tys. euro, a cel skupia się na zaprezentowaniu właściwości tej nowej technologii przy pomocy ekspertyz oraz oprogramowania komputerowego, zbudowaniu prototypu urządzenia na płycie typu breadboard oraz przygotowaniu mapy drogowej dla technologii – wyjaśnia dr hab. Parniak.
Naukowcy z UW zrealizują projekt, działając w ramach UWRC sp. z o.o. – spółki celowej Uniwersytetu. UWRC sp. z o.o. jest głównym wykonawcą projektu dla Europejskiej Agencji Kosmicznej, zapewniającym wiedzę ekspercką naukowców z UW w dziedzinie odbiorników rydbergowskich. Podwykonawcą w projekcie jest Thales Alenia Space Italia, zapewniający wiedzę ekspercką z zakresu technologii radiowych w kosmosie.