这张图片展示了Goddard-AOSense团队对原子路径的控制。在这个演示中，他们操纵了这条路径，形成了NASA的首字母缩略词。

美国宇航局和总部位于加利福尼亚州桑尼维尔的AOSense公司已经成功构建并演示了一种能够获得高灵敏度和精确重力测量的量子传感器原型 - 这是迈向下一代大地测量，水文和气候监测任务的踏脚石。 。

与美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心合作开发的原型传感器采用了一种名为原子干涉测量法的革命性测量技术，前美国能源部秘书朱棣文及其同事在20世纪80年代后期发明了这种技术。1997年，朱因其工作获得诺贝尔物理学奖。

自从这一发现以来，全世界的研究人员都试图建立实用，紧凑，更灵敏的量子传感器，如原子干涉仪，科学家可以在空间受限的区域使用，包括航天器。

在美国宇航局的小企业创新研究，仪器孵化器和戈达德内部研究与开发计划的资助下，戈达德 - 奥索斯团队开发了一种原子光学重力梯度仪，主要用于绘制地球时变引力场。虽然地球的引力场因各种原因而发生变化，但最重要的原因是水团的变化。如果冰川或冰盖融化，这将影响质量分布，从而影响地球的引力场

“我们的传感器比具有类似灵敏度目标的竞争传感器小，”Goddard光学物理学家兼合作者Babak Saif表示。“以前的基于原子干涉仪的仪器包括可以填充房间的组件。我们的传感器，在戏剧性的比较中，紧凑而高效。它可以用在航天器上，以获得非常好的数据集，以了解地球的水循环及其对气候变化。事实上，传感器是未来NASA跨越各种科学学科的候选者。“

原子干涉测量非常类似于光学干涉测量法，这是一种用于科学和工业的200年历史的技术，用于测量物体中的小位移。光学干涉测量法通过比较在两个不同路径之间分开的光来获得测量结果。当来自这两条路径的光束重新组合时，它们会产生干涉条纹图案，科学家们会对其进行检查，以获得高精度的测量结果。

Goddard-AOSense团队建造了这个地面概念验证重力梯度仪。

然而，原子干涉测量法取决于量子力学，这种理论描述了物质在亚微观尺度上的表现。对重力信号高度敏感的原子也可以像光波一样被哄骗。特殊的脉冲激光可以分裂和操纵原子波以传播不同的路径。两个原子波将以一种影响一旦两个波重新组合产生的干涉图案的方式与重力相互作用。然后，科学家们可以分析这种模式，以获得非常精确的引力场测量。

特别是，该团队正在将其量子传感器作为一种潜在技术来收集NASA重力恢复和气候实验（GRACE）后续任务当前产生的数据类型。GRACE-FO是一项双卫星任务，它生成了每月重力图，显示了质量的分布情况以及质量随时间的变化情况。量子传感器具有非凡的精确度，可以消除对双卫星系统的需求，或者如果部署在互补轨道上的第二颗卫星上，则可以提供更高的精度，参与此项工作的戈达德光学专家Lee Feinberg说。

“利用这项新技术，我们可以测量地球引力的变化，这些变化来自融化冰盖，干旱和排放地下水供应，大大改善了开创性的GRACE任务，”戈达德科学家，诺贝尔奖获得者约翰马瑟说。 2006年获得物理学奖，因为他在美国宇航局的宇宙背景资源管理器上工作，帮助巩固了宇宙的大爆炸理论。

但是，该仪器可用于回答其他科学问题。

“当我们发送探测器来探测它们时，我们可以测量行星，卫星，小行星和彗星的内部结构。这项技术非常强大，它甚至可以扩展诺贝尔奖获得的来自遥远黑洞的引力波测量值，观察到新的频率范围，“马瑟说，指的是2015年宇宙引力波的确认 - 字面上，时空结构中的涟漪向各个方向辐射，就像石头扔进池塘时发生的那样。自初步确认以来，激光干涉仪引力波天文台和欧洲室女座探测器已检测到其他事件。

自2004年以来，AOSense开发了量子传感器和原子钟，具有广泛的专业知识和能力，涵盖了用于精确导航和定时的先进传感器的开发和表征的各个方面。

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