NASA のゴダード宇宙飛行センターのエンジニアは、いつか宇宙飛行士が月面で水を見つけるのを助けることができる、小さくて強力なレーザーを開発しました。コインより小さいレーザーは、量子力学的効果を利用してテラヘルツ (THz) 範囲のビームを生成し、潜水を放出します。
チャンドラヤーン 1 号などのミッションのおかげで、月に水があることは 10 年以上前から知られていました。
このオービターは、さまざまな波長で光の反射と吸収を測定する分光計を使用して月面を撮影しました。これにより、水分子を含む存在する物質の組成を明らかにすることができます。
これらのツールは有用でしたが、遊離水素イオンやヒドロキシルなどの類似の形態から水を区別する感度に欠けていました。
ヘテロダイン分光計と呼ばれるより精密な機器は、デバイス内で入射光とレーザーからの光を組み合わせて、2 つの光源の差を測定することにより、より狭い周波数帯域に焦点を合わせます。
ゴダードのエンジニアは、水のテラヘルツ周波数に同調できるそのような装置の 1 つを開発しました。
テラヘルツ波を生成する既存の発電機とレーザーは、かさばり、重く、エネルギー集約型のシステムですが、設計をコインのサイズにまで縮小することに成功しています。これを行うために、チームはいくつかの奇妙な量子効果を使用しました。
このデバイスは、いわゆる量子カスケード レーザーであり、半導体材料の一連の超薄層で構成されています。
放出された光子はこの一連の障壁に衝突します。層が非常に薄いため、光子が単に障壁を無視して反対側に現れる可能性が高くなります。これは量子トンネリングと呼ばれる現象です。
光子が反対側に到達すると、他の光子を励起するため、デバイスの 80 ～ 100 層を通過するまでに、最終結果はテラヘルツ スケールの光子のカスケードになります。導波管と薄い光アンテナにより、ビームの焦点がより長く維持されます。
電源、プロセッサ、分光計を備えたとしても、システム全体がやかんサイズのデバイスに収まる可能性があると科学者は述べています。
これは、将来、人々がそのようなポータブルデバイスを使用して、月、火星、またはその他のオブジェクトの水を検索する可能性があることを意味します.
やるべきことはまだたくさんありますが、研究者たちは、2024 年までに人類を月に帰還させる次期アルテミス計画のために、飛行可能なバージョンを作成することを計画しています。
2022-08-29 08:54:17
著者: Vitalii Babkin