探測外星土壤像射擊   NASA科學家用這招

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。

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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