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在過去十多年時間里通過 Chandrayaan-1 等任務(wù)，我們一直確認(rèn)的一點(diǎn)是月球上存在著水。該軌道器使用光譜儀對月球表面進(jìn)行成像，該光譜儀測量不同波長光的反射和吸收，從而可以揭示存在的物質(zhì)的成分，包括水分子。

盡管這些儀器非常實(shí)用，但它們的靈敏度無法區(qū)分水和類似形式（如游離氫離子和羥基）。更精確的儀器稱為外差光譜儀（heterodyne spectrometers），通過將入射光與設(shè)備中的激光相結(jié)合，然后測量兩個光源之間的差異，專注于更緊湊的頻率范圍。

戈達(dá)德工程師設(shè)計了一種可以調(diào)諧到水所在太赫茲頻率的設(shè)備?，F(xiàn)有的產(chǎn)生太赫茲波的振蕩器和激光器是體積龐大、笨重且耗能，但他們設(shè)法將設(shè)計縮小到硬幣大小。為此，該團(tuán)隊(duì)利用了一些奇怪的量子技巧。

該團(tuán)隊(duì)設(shè)計的設(shè)備叫做量子級聯(lián)激光器，它由一系列超薄半導(dǎo)體材料層組成。發(fā)射的光子進(jìn)入這道屏障——由于這些層太薄，光子更有可能忽略屏障而出現(xiàn)在另一側(cè)，這種現(xiàn)象稱為量子隧穿。

當(dāng)一個光子到達(dá)另一邊時，它會激發(fā)其他光子，因此當(dāng)它們穿過設(shè)備中堆疊的 80 到 100 層時，最終結(jié)果是一串具有太赫茲能量的光子級聯(lián)。波導(dǎo)和薄光學(xué)天線使光束聚焦更長時間。

該團(tuán)隊(duì)表示，即使配備電源、處理器和光譜儀等硬件，整個系統(tǒng)也可以裝入茶壺大小的設(shè)備中。這意味著未來的宇航員有可能使用手持版本在月球、火星或其他天體上尋找水。