【資料圖】

十多年來，我們通過月船一號等任務(wù)一直在確認(rèn)的一件事是，月球上存在水。軌道飛行器使用光譜儀對月球表面進(jìn)行成像，該光譜儀測量不同波長光的反射和吸收，這可以揭示存在的物質(zhì)的成分，包括水分子。

盡管這些儀器非常有用，但它們的靈敏度無法區(qū)分水和類似形式（例如游離氫離子和羥基）。更精確的儀器稱為外差光譜儀，通過將入射光與設(shè)備中的激光相結(jié)合，然后測量兩個(gè)光源之間的差異，專注于更嚴(yán)格的頻率范圍。

戈達(dá)德工程師設(shè)計(jì)了一種可以調(diào)諧水中太赫茲頻率的設(shè)備?，F(xiàn)有的產(chǎn)生太赫茲波的振蕩器和激光器體積龐大、笨重且耗能，但它們設(shè)法將設(shè)計(jì)縮小到硬幣的大小。為此，該團(tuán)隊(duì)使用了一些奇怪的量子技巧。

該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的設(shè)備被稱為量子級聯(lián)激光器，它由一系列超薄半導(dǎo)體材料層組成。發(fā)射的光子進(jìn)入該勢壘—— 由于這些層非常薄，因此光子更有可能忽略該勢壘并出現(xiàn)在另一側(cè)，這種現(xiàn)象稱為量子隧道效應(yīng)。

當(dāng)一個(gè)光子到達(dá)另一側(cè)時(shí)，它會(huì)激發(fā)其他光子，因此當(dāng)它們穿過設(shè)備中堆疊的80 到100 層時(shí)，最終結(jié)果是具有太赫茲能量的光子級聯(lián)。波導(dǎo)和薄光學(xué)天線可以將光束聚焦更長時(shí)間。

該團(tuán)隊(duì)表示，即使有電源、處理器和光譜儀等硬件，整個(gè)系統(tǒng)也可以裝入茶壺大小的設(shè)備中。這意味著未來的宇航員可能會(huì)使用手持版本在月球、火星或其他天體上尋找水。