探測外星土壤像射擊 NASA科學家用這招



探測外星土壤像射擊 NASA科學家用這招


美國人對槍支的熱愛已經不再是秘密,而現在,NASA的科學家們也用上了這一概念。來自 NASA 蘭利研究中心(Langley Research Center)的Sang Choi和Robert Moses研究團隊,就設計了一種可以「射入」外星土壤的改良型感測器,能快速分析土壤成分,但這種新型「子彈」是微型化的光譜儀(Spectroscope),而非傳統槍枝的空心金屬彈殼。


編譯/戴偉丞




美國人對槍支的熱愛已經不再是秘密,而現在,NASA的科學家們也用上了這一概念。來自 NASA 蘭利研究中心(Langley Research Center)的Sang Choi和Robert Moses研究團隊,就設計了一種可以「射入」外星土壤的改良型感測器,能快速分析土壤成分,但這種新型「子彈」是微型化的光譜儀(Spectroscope),而非傳統槍枝的空心金屬彈殼。





探測外星土壤像射擊 NASA科學家用這招
美國人對槍支的熱愛已經不再是秘密,而現在,NASA的科學家們也用上了這一概念。(圖/123RF)



迷你光譜儀的工作原理




在太空探索中,光譜儀已有數十年的歷史,其分析從土衛二(Enceladus)的表面到恆星的所有物質,傳統的光譜儀使用的是夫朗和斐繞射(Fraunhofer diffraction),Choi和Moses博士的發明,則採用了不同的菲涅耳繞射(Fresnel's diffraction),在距離非常小的範圍內,菲涅耳繞射能產生更清晰的光譜圖,使光譜儀可以被做得更小。




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相較之下,在夫朗和斐繞射的光譜儀所需的「光柵」和感測器之間,則因為有必要距離限制,成為該系統的設計限制之一,當今使用的大多數光譜儀都非常大。




小型化的光譜儀設計優勢




菲涅耳繞射的使用,使光譜儀可以縮小到傳統子彈大小的圓柱體中,這種設計讓所有必需的電源、訊號和分析電子設備,都能容納在一個只有略大於傳統子彈的圓柱體內,並能輕鬆地被「射入」土壤中,進行快速的成分分析。




「槍擊式」部署:高效精準的採樣方式




為「發射」該圓柱體,NASA科學家也設計了一種類似「槍」的裝置,讓探測車或太空人可以輕鬆攜帶這種裝置,將圓柱形微型光譜儀「發射」到地面,使其嵌入最適合進行科學分析的位置,每次只需在一個位置上安裝一個儀器,即可全面分析整個區域的土壤成分,特別適用於探測月球隕石坑等永夜區域。




未來應用展望




這種系統還可以用於探測小行星或火星,並可以透過遙測技術回傳數據到中央接收點,但目前這些光譜儀無法重複使用,仍須等待改進,同時這項技術也已經獲得了NASA的專利,若地球上的礦業或石油公司需要快速採樣地質成分,也可以考慮使用這項技術。




參考資料:phys.org




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