一種新的激光概念可能會徹底改變我們探索太陽系冰凍世界的方式。
當科學家夢想探索時 隱藏的海洋 在木星等衛星的冰殼下面 歐洲 或土星的 土衛二 – 或其他冰冷地區，例如永久陰影的月球隕石坑或火星兩極附近的冰原 – 一個大問題阻礙了：鑽穿冰層。
傳統的鑽頭和融合探頭笨重、複雜並且消耗大量能量。現在，德國德累斯頓工業大學航空航天工程研究所的研究人員開發出了一種有前景的新解決方案——一種基於激光的冰鑽，可以在冰上鑽出又深又窄的通道。 冰 保持較低的質量和能量需求。
該研究的主要作者 Martin Koßagk 在一封電子郵件中告訴 Space.com：“我們發明了一種激光鑽，可以在不增加儀器質量的情況下深入、狹窄且節能地進入冰層，這是機械鑽和熔化探針無法實現的。”
機械鑽頭隨著深度的增加而變得越來越重，因為它們將鑽桿向下延伸，而融合探頭則依賴於又長又耗電的電纜。激光鑽孔通過將所有儀器保留在表面上來避免這兩個問題。這項技術將聚焦光束髮送到冰中，使其蒸發而不是融化——這一過程稱為 昇華。
產生的蒸汽通過一個足夠收集氣體和灰塵樣本的窄孔向上逸出。然後，表面上的儀器可以分析這些樣本的化學成分和密度，提供有關正在探索的宇宙體的熱特性和形成歷史的有價值的數據。
雖然激光器不是最節能的工具，但光束會蒸發冰上的一個簡單的洞，這意味著鑽機使用的總功率遠低於電加熱器。它還在富含灰塵的層中工作得更快，從而減慢了傳統聚變探測器的速度，使其能夠在不增加質量或能量的情況下鑽得更深。
因此，基於激光的儀器“使冰衛星的地下探索更加現實，可以對冰成分和密度進行高分辨率分析，改進木衛二和土衛二等天體的熱傳輸和海洋深度模型，並支持地殼形成的研究，”科薩格克說。 “在 週一 或者 行進“激光鑽孔還可以提取地下物質，例如來自隕石坑或含冰土壤的灰塵，從而實現地表層以外的地質重建。”
該團隊的激光訓練概念的運行功率約為 150 瓦 (W)，估計質量約為 9 磅（4 公斤），無論深度如何，無論是 33 英尺（10 米）還是 6 英里（10 公里），都保持恆定。然而，Koßagk 指出，用於氣體分析的質譜儀以及用於分離和灰塵分析的儀器會增加功率和質量要求。
早期測試顯示出希望。在實驗室實驗期間，原型機在真空和低溫條件下鑽穿了約 8 英寸（20 厘米）長的冰樣本，並在阿爾卑斯山和阿爾卑斯山的現場測試中進行了更深的深度鑽探。 北極雪地深處達到一米多深。在使用 20 瓦激光功率的測試中，該系統的鑽孔速度接近每小時 1 米，在鬆散或灰塵較多的冰中則達到每小時 3 米。
基於激光的概念並非沒有局限性。在沒有可以蒸發的冰的岩石或灰塵層中，鑽孔過程將被中斷。而且，在這些情況下，必須從繞過障礙物的表面鑽出一口新井。
“因此，將激光鑽孔機與其他測量儀器結合使用非常重要，”Koßagk 告訴 Space.com。 “雷達儀器可以探測冰層並定位更大的障礙物，然後激光鑽孔可以鑽穿這些障礙物。”
充滿水的裂縫也會構成挑戰。鑽孔時，激光鑽必須在水流流動時將其抽出，然後才能繼續鑽得更深。然而，在這些地區進行鑽探可以幫助確定過去或現在可能棲息地的化學成分。 微生物生命。如果細菌曾經存在過，那麼可以在從激光鑽孔收集的樣本中檢測到它們的殘留物。
為了使這種類型的激光訓練成為可能，下一步將是使系統小型化，開髮灰塵分離裝置，並完成空間資格測試。緊湊型貨物可以與著陸器合二為一地飛行一天 冰冷的月亮科薩格說，這讓科學家們更接近破譯外星人表面下冰凍的秘密。
與此同時，再次 地球同樣的工具也可以幫助預測 雪崩。 Koßagk 表示，與奧地利森林研究中心以及阿爾卑斯山和北極自然災害部合作進行的現場測試表明，激光鑽機無需挖洞即可測量積雪密度，並且安裝在無人機上，可以從人們無法安全前往的危險斜坡收集數據。
無論是在地球還是在深空，目標都是相同的：觀察地表以下並了解冰中隱藏的東西。
該團隊的初步發現是 9月8日發表 在《宇航學報》雜誌上。
