Les ingénieurs du Goddard Space Flight Center de la NASA ont développé un laser minuscule mais puissant qui pourrait un jour aider les astronautes à trouver de l'eau sur la lune. Un laser plus petit qu'une pièce de monnaie utilise des effets mécaniques quantiques pour créer un faisceau dans la gamme des térahertz (THz) qui peut libérer de l'eau latente.
On sait depuis plus d'une décennie qu'il y a de l'eau sur la Lune, grâce à des missions telles que Chandrayaan 1.
Cet orbiteur a photographié la surface lunaire à l'aide d'un spectromètre qui a mesuré la réflexion et l'absorption de la lumière à différentes longueurs d'onde, ce qui peut révéler la composition de la matière présente, y compris les molécules d'eau.
Aussi utiles que soient ces outils, ils n'avaient pas la sensibilité nécessaire pour distinguer l'eau de formes similaires telles que les ions hydrogène libres et l'hydroxyle.
Des instruments plus précis appelés spectromètres hétérodynes se concentrent sur des bandes de fréquences plus étroites en combinant la lumière entrante avec la lumière d'un laser dans l'appareil, puis en mesurant la différence entre les deux sources lumineuses.
Les ingénieurs de Goddard ont développé un appareil de ce type capable de s'accorder aux fréquences térahertz de l'eau.
Les générateurs et lasers existants qui génèrent des ondes térahertz sont des systèmes encombrants, lourds et énergivores, mais ils ont réussi à réduire leur conception à la taille d'une pièce de monnaie. Pour ce faire, l'équipe a utilisé d'étranges effets quantiques.
L'appareil est un laser dit à cascade quantique, qui consiste en une série de couches ultra-minces de matériaux semi-conducteurs.
Les photons émis frappent cette série de barrières, et parce que les couches sont très minces, il y a un risque accru que les photons ignorent simplement les barrières et apparaissent de l'autre côté, un phénomène appelé effet tunnel quantique.
Lorsqu'un photon atteint l'autre côté, il excite d'autres photons, donc au moment où ils traversent 80 à 100 couches de l'appareil, le résultat final est une cascade de photons à l'échelle térahertz. Le guide d'ondes et l'antenne optique fine maintiennent le faisceau focalisé plus longtemps.
Même avec une alimentation électrique, un processeur et un spectromètre, les scientifiques affirment que l'ensemble du système pourrait tenir dans un appareil de la taille d'une bouilloire.
Cela signifie qu'à l'avenir, les gens pourraient bien utiliser un tel appareil portable pour rechercher de l'eau sur la Lune, Mars ou d'autres objets.
Bien qu'il reste encore beaucoup de travail à faire, les chercheurs prévoient de créer une version prête à voler pour le prochain programme Artemis, qui ramènera les humains sur la Lune d'ici 2024.
2022-08-29 08:54:17
Auteur: Vitalii Babkin