NASA сподівається точно визначити воду на Місяці крихітним, потужним лазером
Після десятиліть залишення місяць знову очікує відвідувачів. NASA знаходиться за кілька днів від першого запуску Артеміди, який віщує нову еру місячної розвідки. Якщо все піде за планом, людство матиме постійну місячну присутність у найближчі роки. Родовики води на Місяці можуть забезпечити важливі ресурси для підтримки космонавтів та розвідки палива Місяця та за її межами, але спочатку нам потрібно точно знати, де знаходиться ця вода. З цією метою інженер у центрі космічних польотів Годдарда NASA розробив крихітний лазер, який може стати ключем до відстеження цих родовищ води.
Вчені давно підозрювали, що на Місяці можуть бути вода, і подальші експерименти підтвердили це. Однак технології широкосмугового детектора, що використовуються для сканування місячної поверхні, можуть підтвердити лише гідратацію. Вони не можуть визначити різницю між водою, вільними іонами водню та гідроксилом.
За словами доктора Берхану Булчі з Годдарда, гетеродиновий спектрометр був би здатний «збільшити» на необхідних частотах, щоб визначити різницю між цими молекулами. Однак система, здатна до цього, потребує стабільного, потужного терагерца лазера. Цей пристрій не існувало, але тепер це, завдяки Bulcha та співпраці з Longwave Photonics через програму досліджень інновацій малого бізнесу NASA (SBIR).
Спектрометри поставляються в різних ароматах, але всі вони працюють над ідеєю виявлення довжин хвиль світла, щоб зробити висновок про хімічні властивості цілі. Більшість спектрометрів функціонують у широкому діапазоні частот (наприклад, широкосмугового зв’язку), але гетеродинний спектрометр може набрати в конкретні діапазони частот, такі як інфрачервоний або терагерц. Така сполука, як вода, що містить атоми водню, випромінює фотони в частотному діапазоні Терагерца, так що саме там інструмент повинен зосередитись. Новий лазер, розроблений в Годдарді, може це зробити, уникаючи недоліків інших конструкцій.
До цієї останньої розробки можна було генерувати лазери Terahertz, але вони були непридатними для використання в космосі. Радіо або мікрохвильові частоти можуть бути посилені для отримання імпульсів терагерца з низькою потужністю, але ефективність низька, а необхідні підсилювачі втрачають потужність, коли вони наближаються до діапазону терагерца від двох трильйонів до 10 трильйонів циклів в секунду. З іншого боку, оптичні лазери можуть перекачувати енергію в гази, щоб генерувати фотони в діапазоні Терагерца, але ці системи величезні та голодні потужністю, що робить їх марними в поточних місячних операціях.
Щоб заповнити прогалину, команда доктора Булча розробляє квантовий каскадний лазер, який є і підлітковим, і здатним працювати в необхідному діапазоні частот. Це також використовує певну дивацтво квантової механіки, щоб досягти обмежень попередніх лазерних випромінювачів. Товщина напівпровідникових шарів у цьому лазері визначає частоту, а не елементи матеріалу. Таким чином, генератор з 80-100 шарами, товщиною 10 мікрометрів, може генерувати всі фотони терагерца-енергії, необхідні для гетеродинного спектрометра. Булча сподівається, що робота над лазером може бути закінчена вчасно, щоб допомогти програмі Artemis, яка могла б приземлити людей на Місяць вже 2025 рік.
Читати далі
Вчені підтверджують наявність води на Місяці
Вчені підтвердили відкриття молекулярної води на Місяці. Чи є щось із цього у формі, яку ми можемо використовувати? Це менш зрозуміло.
Зонд Voyager 2 розмовляє з оновленою мережею NASA через 8 місяців мовчання
NASA щойно сказало "привіт" Voyager 2, і зонд відповів.
Маск: Тесла пройшов місяць від банкрутства під час нарощування моделі 3
Модель 3 майже написала приреченість для Tesla, але той самий автомобіль також, ймовірно, врятував її.
Місяць Європи Юпітера може світитися в темряві
Сильне радіаційне бомбардування Європи може змусити її світитися в темряві, і це може допомогти вченим дізнатися більше про крижані покриви Місяця та океан нижче.