NASA 고다드 우주 비행 센터의 엔지니어들이 언젠가는 우주 비행사가 달에서 물을 찾는 데 도움이 될 수 있는 작지만 강력한 레이저를 개발했습니다. 동전보다 작은 레이저는 양자 역학 효과를 사용하여 잠수를 방출할 수 있는 테라헤르츠(THz) 범위의 빔을 생성합니다.
찬드라얀 1호와 같은 임무 덕분에 달에 물이 있다는 것은 10년 넘게 알려져 왔다.
이 궤도선은 물 분자를 포함하여 존재하는 물질의 구성을 밝힐 수 있는 다양한 파장에서 빛의 반사와 흡수를 측정하는 분광계를 사용하여 달 표면을 촬영했습니다.
이러한 도구는 유용했지만 물을 유리 수소 이온 및 수산기와 같은 유사한 형태와 구별하는 감도가 부족했습니다.
헤테로다인 분광기(heterodyne spectrometer)라고 불리는 보다 정밀한 기기는 들어오는 빛을 장치의 레이저에서 나오는 빛과 결합한 다음 두 광원 간의 차이를 측정하여 더 좁은 주파수 대역에 초점을 맞춥니다.
Goddard의 엔지니어들은 물의 테라헤르츠 주파수에 맞출 수 있는 그러한 장치를 개발했습니다.
테라헤르츠파를 발생시키는 기존의 발전기와 레이저는 부피가 크고 무겁고 에너지 집약적인 시스템이지만 설계를 동전 크기로 줄이는 데 성공했습니다. 이를 위해 팀은 몇 가지 이상한 양자 효과를 사용했습니다.
이 장치는 반도체 재료의 일련의 초박형 층으로 구성된 소위 양자 캐스케이드 레이저입니다.
방출된 광자는 이 일련의 장벽에 부딪히며, 층이 매우 얇기 때문에 광자가 단순히 장벽을 무시하고 반대편에 나타날 가능성이 증가하는 양자 터널링 현상입니다.
광자가 반대쪽에 도달하면 다른 광자를 여기시키므로 장치의 80~100개 층을 통과할 때 최종 결과는 테라헤르츠 규모 광자의 캐스케이드입니다. 도파관과 얇은 광학 안테나는 빔의 초점을 더 오래 유지합니다.
과학자들은 전원 공급 장치, 프로세서 및 분광기가 있어도 전체 시스템이 주전자 크기의 장치에 들어갈 수 있다고 말합니다.
이것은 미래에 사람들이 이러한 휴대용 장치를 사용하여 달, 화성 또는 기타 물체에서 물을 찾을 수 있음을 의미합니다.
아직 해야 할 일이 많지만 연구원들은 2024년까지 인간을 달에 보낼 예정인 아르테미스 프로그램을 위해 비행 준비 버전을 만들 계획입니다.
2022-08-29 08:54:17
작가: Vitalii Babkin