Le capteur quantique est destiné à mesurer le champ magnétique terrestre depuis l’orbite

La Terre est un aimant, mais malheureusement pas très symétrique. Les pôles magnétiques se déplacent constamment par rapport aux pôles géographiques fixes. Au fil du temps, le champ magnétique terrestre devient parfois plus fort, parfois plus faible, et peut même complètement inverser sa polarité. Ces changements affectent le bouclier magnétique de la Terre contre les flux de particules du Soleil et la navigation fiable par boussole. Les mesures les plus précises et les plus fréquentes possibles sont nécessaires pour développer le modèle mondial de l’aimant (Modèle magnétique mondial WMM) à mettre à jour rapidement. La National Geospatial Intelligence Agency des États-Unis ordonne donc à la Concours MagQuest dans lequel les meilleurs magnétomètres du monde – installés sur des satellites – s’affrontent.

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MagQuest entre désormais dans une ronde décisive avec seulement trois finalistes. En plus d’un magnétomètre vectoriel scaler du Université du Colorado à Boulder et un magnétomètre vectoriel à fluxgate de la société Technologie Iota définit l’entreprise canadienne SBQuantum sur un nouveau type de magnétomètre quantique. Tous trois construisent actuellement de petits systèmes compacts qui, selon les plans actuels, devraient commencer à prendre des mesures en orbite terrestre à la mi-2025.

Le cœur du magnétomètre quantique est un diamant artificiel. Lors de la culture de cristaux de diamant à partir d’un nuage chaud contenant du carbone, des défauts dans la structure cristalline, appelés lacunes d’azote, sont délibérément créés. Deux électrons sont essentiellement libérés au niveau de chacun de ces défauts. Par conséquent, leur propre moment cinétique, le spin, peut être influencé par un champ magnétique via l’effet Zeeman. Une division des raies spectrales se produit en raison des différents changements dans les niveaux d’énergie des états individuels. Grâce à la combinaison d’un laser réglé avec précision, d’un émetteur micro-ondes et d’un photodétecteur, cette division peut être mesurée comme une mesure exacte du champ magnétique.

Avec leur magnétomètre quantique, les développeurs de SBQuantum espèrent pouvoir mesurer l’intensité et l’orientation d’un champ magnétique de manière plus fiable et plus précise que les deux autres finalistes. Des tests dans les années à venir montreront si cela fonctionne réellement. Le gagnant du MagQuest pourrait alors obtenir les trois satellites Alpha, Bravo et Charlie Mission essaim de l’Agence spatiale européenne ESA. Les satellites Swarm, lancés fin 2013, mesurent le champ magnétique terrestre depuis bien plus longtemps que prévu – la mission a été conçue pour quatre ans – et attendent essentiellement d’être remplacés.

(BSc)