![\"Berhanu](\"https:\/\/www.nasa.gov\/sites\/default\/files\/thumbnails\/image\/berhanu_0.jpg\" "\\"\\"\/")
<\/a>Cr\u00e9ditos: NASA\/Michael Giunto<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n
El ingeniero de Goddard, el Dr. Berhanu Bulcha, dijo que un tipo de instrumento llamado espectr\u00f3metro heterodino podr\u00eda acercarse a frecuencias particulares para identificar y localizar definitivamente las fuentes de agua en la Luna. Necesitar\u00eda un l\u00e1ser estable, de alta potencia y terahercios, que fue prototipado en colaboraci\u00f3n con Longwave Photonics a trav\u00e9s del programa<\/a> Small Business Innovation Research (SBIR) de la NASA.<\/p>\n\n\n\n \u00abEste l\u00e1ser nos permite abrir una nueva ventana para estudiar este espectro de frecuencias\u00bb, dijo. \u00abOtras misiones encontraron hidrataci\u00f3n en la Luna, pero eso podr\u00eda indicar hidroxilo o agua. Si es agua, \u00bfde d\u00f3nde vino? \u00bfEs aut\u00f3ctono de la formaci\u00f3n de la Luna, o lleg\u00f3 m\u00e1s tarde por impactos de cometas? \u00bfCu\u00e1nta agua hay? Necesitamos responder a estas preguntas porque el agua es cr\u00edtica para la supervivencia y se puede usar para producir combustible para una mayor exploraci\u00f3n\u00bb.<\/p>\n\n\n\n Como su nombre lo indica, los espectr\u00f3metros detectan espectros o longitudes de onda de la luz para revelar las propiedades qu\u00edmicas de la materia que la luz ha tocado. La mayor\u00eda de los espectr\u00f3metros tienden a operar en amplias secciones del espectro. Los instrumentos heterodinos marcan frecuencias de luz muy espec\u00edficas, como infrarrojos o terahercios. Los compuestos que contienen hidr\u00f3geno como el agua emiten fotones en el rango de frecuencia de terahercios, de 2 billones a 10 billones de ciclos por segundo, entre microondas e infrarrojos.<\/p>\n\n\n\n Al igual que un microscopio para diferencias sutiles dentro de un ancho de banda como terahercios, los espectr\u00f3metros heterodinos<\/a> combinan una fuente l\u00e1ser local con la luz entrante. La medici\u00f3n de la diferencia entre la fuente l\u00e1ser y la longitud de onda combinada proporciona lecturas precisas entre los subpagados de banda del espectro.<\/p>\n\n\n\n Los l\u00e1seres tradicionales generan luz excitando un electr\u00f3n dentro de la capa externa de un \u00e1tomo, que luego emite un solo fot\u00f3n a medida que hace la transici\u00f3n, o regresa a su nivel de energ\u00eda en reposo. Diferentes \u00e1tomos producen diferentes frecuencias de luz basadas en la cantidad fija de energ\u00eda que se necesita para excitar un electr\u00f3n. Sin embargo, los l\u00e1seres se quedan cortos en una porci\u00f3n particular del espectro entre el infrarrojo y el microondas conocido como la brecha de terahercios.<\/p>\n\n\n\n \u00abEl problema con la tecnolog\u00eda l\u00e1ser existente\u00bb, dijo el Dr. Bulcha, \u00abes que ning\u00fan material tiene las propiedades adecuadas para producir una onda de terahercios\u00bb.<\/p>\n\n\n\n Los osciladores electromagn\u00e9ticos como los que generan frecuencias de radio o microondas producen pulsos de terahercios de baja potencia mediante el uso de una serie de amplificadores y multiplicadores de frecuencia para extender la se\u00f1al en el rango de terahercios. Sin embargo, este proceso consume mucho voltaje, y los materiales utilizados para amplificar y multiplicar el pulso tienen una eficiencia limitada. Esto significa que pierden potencia a medida que se acercan a las frecuencias de terahercios.<\/p>\n\n\n\n Desde el otro lado del espacio de terahercios, los l\u00e1seres \u00f3pticos bombean energ\u00eda a un gas para generar fotones. Sin embargo, los l\u00e1seres de banda de terahercios de alta potencia son grandes, consumen mucha energ\u00eda y no son adecuados para fines de exploraci\u00f3n espacial donde la masa y la potencia son limitadas, particularmente las aplicaciones port\u00e1tiles o de sat\u00e9lites peque\u00f1os. La potencia del pulso tambi\u00e9n disminuye a medida que los l\u00e1seres \u00f3pticos empujan hacia los anchos de banda de terahercios.<\/p>\n\n\n\n Este peque\u00f1o l\u00e1ser aprovecha los efectos a escala cu\u00e1ntica de materiales de solo decenas de \u00e1tomos para generar un haz de alta potencia en una parte del espectro donde los l\u00e1seres tradicionales se desvanecen en fuerza.Cr\u00e9ditos: NASA\/Michael Giunto<\/p>\n\n\n\n Para llenar ese vac\u00edo, el equipo del Dr. Bulcha est\u00e1 desarrollando l\u00e1seres cu\u00e1nticos en cascada que producen fotones a partir de cada evento de transici\u00f3n de electrones aprovechando alguna f\u00edsica \u00fanica a escala cu\u00e1ntica de materiales en capas de solo unos pocos \u00e1tomos de espesor.<\/p>\n\n\n\n En estos materiales, un l\u00e1ser emite fotones en una frecuencia espec\u00edfica determinada por el grosor de las capas alternas de semiconductores en lugar de los elementos en el material. En f\u00edsica cu\u00e1ntica, las capas delgadas aumentan la posibilidad de que un fot\u00f3n pueda atravesar la siguiente capa en lugar de rebotar en la barrera. Una vez all\u00ed, excita fotones adicionales. Utilizando un material generador con 80 a 100 capas, con un total de menos de 10 a 15 micras de espesor, la fuente del equipo crea una cascada de fotones de energ\u00eda de terahercios.<\/p>\n\n\n\n Esta cascada consume menos voltaje para generar una luz estable y de alta potencia. Un inconveniente de esta tecnolog\u00eda es que su haz se extiende en un gran \u00e1ngulo, disip\u00e1ndose r\u00e1pidamente en distancias cortas. Utilizando tecnolog\u00eda innovadora respaldada por la financiaci\u00f3n de Investigaci\u00f3n y Desarrollo Interno (IRAD) de Goddard, el Dr. Bulcha y su equipo integraron el l\u00e1ser en una gu\u00eda de onda con una antena \u00f3ptica delgada para apretar el haz. La unidad integrada de l\u00e1ser y gu\u00eda de onda reduce esta disipaci\u00f3n en un 50% en un paquete de menos de un cuarto.<\/p>\n\n\n\n Espera continuar el trabajo para hacer un l\u00e1ser listo para el vuelo para el programa Artemis de la NASA.<\/p>\n\n\n\n El bajo tama\u00f1o y el consumo de energ\u00eda del l\u00e1ser le permiten caber en un CubeSat de 1U, aproximadamente del tama\u00f1o de una tetera, junto con el hardware del espectr\u00f3metro, el procesador y la fuente de alimentaci\u00f3n. Tambi\u00e9n podr\u00eda alimentar un dispositivo de mano para su uso por futuros exploradores en la Luna, Marte y m\u00e1s all\u00e1.<\/p>\n\n\n\n Fuente: NASA<\/a><\/p>\n\n\n\n<\/a><\/figure>\n\n\n\n