Não se deixe enganar pelas paredes de titânio ou pelas janelas de safira. É o que está dentro deste pequeno e curioso dispositivo que algum dia poderá dar início a uma nova era de navegação.
Por mais de um ano, a câmara de vácuo do tamanho de um abacate conteve uma nuvem de átomos nas condições certas para medições de navegação precisas. É o primeiro dispositivo pequeno, com baixo consumo de energia e confiável o suficiente para mover sensores quânticos – sensores que usam a mecânica quântica para superar as tecnologias convencionais – do laboratório para o uso comercial, disse o cientista Peter Schwindt do Sandia National Laboratories.
Sandia desenvolveu a câmara como uma tecnologia central para futuros sistemas de navegação que não dependam de satélites GPS, disse ele. Ele foi descrito no início deste ano na revista AVS Quantum Science.
Incontáveis dispositivos em todo o mundo usam GPS para localização. Isso é possível porque os relógios atômicos, que são conhecidos por uma cronometragem extremamente precisa, mantêm a rede de satélites perfeitamente sincronizada.
Mas os sinais de GPS podem ser bloqueados ou falsificados, potencialmente desativando os sistemas de navegação em veículos comerciais e militares, disse Schwindt.
Portanto, em vez de depender de satélites, Schwindt disse que os veículos futuros podem acompanhar sua própria posição. Eles poderiam fazer isso com dispositivos de bordo tão precisos quanto relógios atômicos, mas que medem a aceleração e a rotação lançando lasers em pequenas nuvens de gás rubídio como a que Sandia continha.
Compacidade chave para aplicações do mundo real
Já existem acelerômetros e giroscópios atômicos, mas são muito volumosos e consomem muita energia para serem usados no sistema de navegação de um avião. Isso porque eles precisam de um grande sistema de vácuo para funcionar, que precisa de milhares de volts de eletricidade.
“Os sensores quânticos são um campo em crescimento e há muitas aplicações que você pode demonstrar em laboratório”, disse Bethany Little, cientista de pós-doutorado da Sandia, que está contribuindo para a pesquisa. “Mas quando você o move para o mundo real, há muitos problemas para resolver. Dois estão tornando o sensor compacto e robusto. A física ocorre em um centímetro cúbico (0,06 polegadas cúbicas) de volume, então qualquer coisa maior que isso é espaço desperdiçado. ”
Little disse que sua equipe mostrou que a detecção quântica pode funcionar sem um sistema de vácuo de alta potência. Isso reduz o pacote a um tamanho prático sem sacrificar a confiabilidade.
Em vez de uma bomba de vácuo motorizada, que leva embora as moléculas que vazam e destroem as medições, um par de dispositivos chamados getters usam reações químicas para prender os intrusos. Cada um dos getters tem o tamanho de uma borracha de lápis, então eles podem ser colocados dentro de dois tubos estreitos saindo do pacote de titânio. Eles também funcionam sem fonte de alimentação.
Para impedir a entrada de contaminantes, Schwindt fez parceria com cientistas de materiais Sandia para construir a câmara de titânio e safira. Esses materiais são especialmente bons no bloqueio de gases como o hélio, que pode passar pelo aço inoxidável e pelo vidro Pyrex. O financiamento foi fornecido pelo programa de Pesquisa e Desenvolvimento Dirigido pelo Laboratório de Sandia.
A construção exigiu sofisticadas técnicas de fabricação que Sandia aperfeiçoou para unir materiais avançados para componentes de armas nucleares. E, como uma arma nuclear, a câmara de titânio deve funcionar de maneira confiável por anos.
A equipe Sandia continua monitorando o dispositivo. O objetivo é mantê-lo lacrado e operacional por cinco anos, um marco importante para mostrar que a tecnologia está pronta para ser colocada em campo. Nesse ínterim, eles estão explorando maneiras de agilizar a fabricação.
Publicado em 27/10/2021 12h13
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