Традиционные магнитометры с оптической накачкой (OPM), которые вовсю применяются для обнаружения подводных лодок, имеют «слепые зоны» в низких широтах планеты, например, в Южно-Китайском море, где магнитное поле Земли проходит почти параллельно поверхности. Когда оптическая ось датчика совпадает с линиями магнитного поля, сигналы резко ослабевают, пишет SCMP.

Квантовые датчики позволяют решить эту проблему. Новейшая разработка китайских ученых из Китайской корпорации аэрокосмической науки и технологий (CASC) — атомный магнитометр когерентного пленения населенностей (КПН). Работа системы основана на квантовой интерференции в атомах рубидия. Устройство использует эффект Зеемана — сдвиги уровней энергии, вызванные магнитными полями — для генерации семи сигналов микроволнового резонанса.

По словам исследователей, эти частоты линейно коррелируют с напряженностью магнитного поля, что позволяет осуществлять всенаправленное обнаружение независимо от ориентации. Благодаря чувствительности 8 пТл — на уровне канадской системы MAD-XR, используемой странами НАТО, — китайская система устраняет слепые зоны, одновременно снижая затраты и сложность. При этом она менее громоздкая и дорогостоящая, по сравнению с MAD-XR.

Феррозондовый магнитометр исправляет курсовые ошибки, в то время как GPS и наземные станции обрабатывают данные с помощью алгоритмов, которые подавляют шум, компенсируют суточные геомагнитные сдвиги и создают карты аномалий с высоким разрешением.

Во время испытаний у побережья провинции Шаньдун датчик КПН был подключен к дрону 20-метровым кабелем. Это минимизировало электромагнитные помехи от БПЛА. После того, как дрон обследовал зону 400 на 300 метров, необработанные данные показали точность 2,517 нТл. После коррекции ошибок это значение было уточнено до 0,849 нТл. Как отмечают авторы разработки, два независимых исследования показали 99,8% корреляции в картах магнитных аномалий со средней квадратической ошибкой всего 1,149 нТл, что доказывает «выдающуюся стабильность в реальных испытаниях».

Новые детекторы могут применяться не только в военных целях. При чувствительности на уровне пТл они способны картировать нефтяные резервуары, затонувшие археологические объекты и тектонические сдвиги. В любом случае, практическое применение разработки потребует многочисленных испытаний в экстремальных условиях.

Сейчас основную работу по поиску гравитационных волн выполняет наземная обсерватория LIGO, но ее должна заменить более продвинутый космический детектор LISA из трех спутников, разнесенных на миллионы километров. Китайские ученые предлагают более эффективную конструкцию из четырех спутников.