Engenheiros do Goddard Space Flight Center da NASA desenvolveram um laser minúsculo, mas poderoso, que poderia um dia ajudar os astronautas a encontrar água na lua. Um laser menor que uma moeda usa efeitos da mecânica quântica para criar um feixe na faixa de terahertz (THz) que pode liberar água latente.
Sabe-se há mais de uma década que há água na Lua, graças a missões como Chandrayaan 1.
Este orbitador fotografou a superfície lunar usando um espectrômetro que mediu a reflexão e absorção da luz em diferentes comprimentos de onda, o que pode revelar a composição do material presente, incluindo moléculas de água.
Por mais úteis que essas ferramentas fossem, elas não tinham sensibilidade para distinguir a água de formas semelhantes, como íons de hidrogênio livres e hidroxila.
Instrumentos mais precisos chamados espectrômetros heteródinos se concentram em bandas de frequência mais estreitas, combinando a luz recebida com a luz de um laser no dispositivo e, em seguida, medindo a diferença entre as duas fontes de luz.
Os engenheiros de Goddard desenvolveram um dispositivo que podia sintonizar as frequências terahertz da água.
Os geradores e lasers existentes que geram ondas terahertz são sistemas volumosos, pesados e de uso intensivo de energia, mas conseguiram reduzir seu design ao tamanho de uma moeda. Para fazer isso, a equipe usou alguns efeitos quânticos estranhos.
O dispositivo é o chamado laser em cascata quântica, que consiste em uma série de camadas ultrafinas de materiais semicondutores.
Os fótons emitidos atingem essa série de barreiras e, como as camadas são muito finas, há uma chance maior de que os fótons simplesmente ignorem as barreiras e apareçam do outro lado, um fenômeno chamado tunelamento quântico.
Quando um fóton atinge o outro lado, ele excita outros fótons, então, quando eles passam por 80 a 100 camadas do dispositivo, o resultado final é uma cascata de fótons em escala terahertz. O guia de ondas e a antena óptica fina mantêm o feixe em foco por mais tempo.
Mesmo com uma fonte de alimentação, processador e espectrômetro, os cientistas dizem que todo o sistema poderia caber em um dispositivo do tamanho de uma chaleira.
Isso significa que, no futuro, as pessoas poderão usar esse dispositivo portátil para procurar água na Lua, Marte ou outros objetos.
Embora ainda haja muito trabalho a ser feito, os pesquisadores planejam criar uma versão pronta para o voo para o próximo programa Artemis, que retornará os humanos à Lua até 2024.
2022-08-29 08:54:17
Autor: Vitalii Babkin