La NASA desarrolla un láser diseñado para detectar agua en la Luna

Experimentos anteriores han confirmado la presencia de pequeñas cantidades de agua en la Luna, aunque la mayoría de las técnicas no pueden distinguir entre el agua y los iones de hidrógeno e hidroxilo libres.

El instrumento conocido como espectrómetro heterogéneo puede amplificar ciertas frecuencias para determinar y localizar definitivamente las fuentes de agua en la Luna. Requiere un láser de terahercios estable y de alta potencia, que también es lo suficientemente pequeño para misiones espaciales, y ahora ha sido desarrollado por la NASA como prototipo.

«Este láser nos permite abrir una nueva ventana para estudiar este espectro de frecuencia», dijo el Dr. Berhanu Bolcha, ingeniero del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

Otras misiones han encontrado hidratación en la superficie lunar, pero esto puede indicar la presencia de hidroxilo o agua. Si el agua, ¿de dónde vino? ¿Fue el lugar de nacimiento de la luna, o llegó más tarde por las colisiones de cometas? ¿Cuánta agua hay ahí? Necesitamos responder a estas preguntas porque el agua es esencial para la supervivencia y puede usarse para producir combustible para futuras exploraciones».

Los espectrofotómetros detectan los espectros, o longitudes de onda, de la luz para revelar las propiedades químicas de una sustancia que ha sido tocada por la luz. Los compuestos que contienen hidrógeno, como el agua, emiten fotones en un rango de frecuencia específico de terahercios entre microondas e infrarrojos.

Los espectrofotómetros de covarianza combinan una fuente de láser local con la luz entrante y miden la diferencia entre la fuente de láser y la longitud de onda combinada proporcionando lecturas precisas entre sub-anchos de banda del espectro.

Diferentes átomos producen diferentes frecuencias de luz en función de la cantidad fija de energía necesaria para excitar un solo electrón. Sin embargo, el láser se queda corto en cierta parte del espectro entre el infrarrojo y las microondas conocido como brecha de terahercios.

«El problema con la tecnología láser actual es que no hay materiales que tengan las propiedades adecuadas para producir la onda de terahercios», dijo el Dr. Bolsha.

Este nuevo láser pequeño aprovecha los efectos cuánticos de los materiales en solo decenas de átomos para generar un haz de alta energía en la parte del espectro donde la potencia de un láser convencional se desvanece.

Bolsha espera continuar trabajando para hacer que un láser esté listo para volar para el programa Artemis de la NASA, cuyo objetivo es llevar a la primera mujer y al próximo hombre a la luna para 2024.

El bajo tamaño y consumo de energía del láser le permite caber en un CubeSat de 1U, aproximadamente del tamaño de una tetera, junto con el espectrómetro, el procesador y la fuente de energía. También podría alimentar un dispositivo portátil para que lo usen futuros exploradores en la Luna, Marte y más allá, dijeron los investigadores.