Ilmuwan ciptakan laser yang dapat temukan air di Bulan

Insinyur di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA telah mengembangkan laser kecil yang dapat membantu astronot menemukan air di Bulan. Lebih kecil dari uang koing 25 sen AS, laser itu memanfaatkan efek mekanika kuantum untuk menghasilkan sinar dalam kisaran terahertz (THz), yang dapat menyoroti air yang tersembunyi.

Selama lebih dari satu dekade, telah diketahui dengan pasti bahwa ada air di Bulan, berkat misi Chandrayaan-1. Pengorbit ini mencitrakan permukaan Bulan dengan spektrometer yang mengukur refleksi dan penyerapan panjang gelombang cahaya yang berbeda, sehingga dapat mengungkapkan komposisi materi yang ada, termasuk molekul air.

Meskipun instrumen ini berguna, mereka tidak memiliki kepekaan untuk membedakan antara air dan bentuk serupa seperti ion hidrogen bebas dan hidroksil. Instrumen yang lebih tepat yang disebut spektrometer heterodyne fokus pada rentang frekuensi yang lebih ketat, dengan menggabungkan cahaya yang masuk bersama cahaya dari laser di perangkat, kemudian mengukur perbedaan antara dua sumber cahaya.

Dilansir dari New Atlas (29/8), insinyur Goddard merancang salah satu perangkat itu yang dapat menyetel frekuensi THz air. Osilator dan laser yang menghasilkan gelombang THz adalah sistem yang besar, berat, dan boros energi, tetapi mereka berhasil mengecilkan desainnya seukuran koin. Untuk melakukannya, tim memanfaatkan metode kuantum yang tidak biasa.

Perangkat dari tim tersebut adalah apa yang dikenal sebagai laser quantum cascade, yang terdiri dari serangkaian lapisan bahan semikonduktor ultra tipis. Foton yang dipancarkan akan memasuki penghalang dengan lapisan yang sangat tipis, ada kemungkinan lebih besar bahwa foton akan mengabaikan penghalang dan muncul di sisi lain, dalam sebuah fenomena yang disebut terowongan kuantum.

Ketika sebuah foton mencapai sisi yang lain, foton tersebut meningkatkan foton lain, sehingga pada saat mereka melewati 80 hingga 100 lapisan yang ditumpuk di perangkat, hasil akhirnya adalah serangkaian foton dengan energi pada skala THz.

Tim mengatakan bahwa bahkan dengan catu daya, prosesor, dan perangkat keras spektrometernya, seluruh sistem dapat masuk ke dalam perangkat seukuran teko. Ini berarti ada kemungkinan bahwa astronot masa depan dapat menggunakan versi genggam untuk mencari air di Bulan, Mars, atau benda lain.