Yeni lazerde yer alan spektrometreler, kendisine dokunan ışığın spektrumlarını tanımlayarak maddenin kimyasal özelliklerini ortaya koyuyor.
Geçmişte yapılan çalışmalarda Ay’da ve Mars’da bir miktar su bulunduğu tespit edilmiş ve doğrulanmıştı. Ancak suyun varlığına işaret eden teknolojiler bulunan maddenin su mu, hidrojen iyonları mı yoksa hidroksil mi olduğunu söyleyemiyordu. Bu açığı kapatmak üzere ABD uzay ajansı NASA’dan bir mühendis, komşumuz Ay’daki su kaynaklarının yerini tespit etmeye yardımcı olabilecek küçük ama yüksek güçlü bir lazer geliştirdi. Söz konusu lazer, heterodin spektrometre adı verilen ve belirli frekansları yakınlaştırarak Ay’ın yüzeyindeki suyun varlığını teyit edebilecek bir aletin geliştirilmesinde kullanılabilir. Araştırmacılar, lazerin Ay’ı, Mars’ı ve hatta ötesini keşfetmek için gelecekteki görevlerde kullanılabilecek bir el cihazına da güç verebileceğine inanıyor.
Spektrometreler, maddenin kimyasal özelliklerini, ona dokunan ışığın spektrumunu veya dalga boyunu tanımlayarak ortaya çıkarabiliyor. Bahse konu aletlerin çoğu spektrumun geniş bölümlerinde çalışırken, heterodin spektrometre terahertz veya kızılötesi gibi belirli bir ışık frekansına odaklanıyor.
Su ve hidrojen içeren diğer bileşikler, saniyede 2 trilyon ila 10 trilyon döngü olan terahertz frekans aralığında fotonlar yayıyor. Bir heterodin spektrometre, yerel bir lazer kaynağını gelen ışıkla birleştirerek lazer kaynağı ile birleşik dalga boyu arasındaki farkın ölçülmesine yardımcı olmakta. Bu ölçüm de spektrumun alt bant genişlikleri arasında doğru okumalar yapılmasını sağlıyor.
Geleneksel olarak kullanılan lazerler, ışık üretmek için bir atomun dış kabuğundaki elektronları harekete geçiriyor. Işığın frekansı atoma ve bir elektronu uyarmak için gereken enerjiye bağlı olarak değişiyor. Ancak bu lazerler terahertz aralığında ya da kızılötesi ile mikrodalga arasındaki spektrumda performans gösteremiyor.
Mühendis Dr. Bulcha, “Mevcut lazer teknolojisindeki sorun, hiçbir malzemenin terahertz dalgası üretmek için doğru özelliklere sahip olmamasıdır” diyor. Araştırmacı ekip bu sorunun üstesinden gelmek için Goddard teknolojisini kullanmış. Araştırmacılar, sadece birkaç atom genişliğine sahip katmanlı malzemenin bazı benzersiz kuantum ölçekli fiziğini kullanarak her elektron geçişi olayında foton üreten kuantum kaskad lazerler geliştirmek için çaba sarf ediyor. Bu tür malzemelerde lazer, malzemedeki elementler yerine yarı iletkenlerin değişen katmanlarının kalınlığı tarafından belirlenen belirli bir frekansta fotonlar meydana getirmekte.
Bunun yanı sıra yenilik, araştırmacıların işlemci, spektrometre donanımı ve güç kaynağıyla birlikte bir demlik büyüklüğündeki 1U CubeSat’ın içine sığdırmalarını sağlayabilecek önemli ölçüde küçük bir boyuta sahip olmasıyla dikkat çekiyor.
