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火星探測器「好奇號」暗藏的秘密武器

火星可以說是整個宇宙除了地球和月亮之外,最受歡迎的星球不為過。從火星人客串科幻電影的次數來說就可以知道,人類對於火星上有沒有生命的這個議題永遠抱持著好奇心。但一般大眾卻並不知道科學家們長久以來都在建立可以探索太空的科技,直到最近的火星探測器「好奇號」的登陸,才讓這個延續好幾代的計畫廣泛讓大家知道。

而自從國太空總署(NASA)所發射的火星探測器「好奇號」在8月6日登陸火星後,它就不斷挖掘出新的實驗數據和傳回清晰的影像,一片荒蕪泛紅的曠原,其實看起來很像澳洲中部的沙漠,它更解析了地表的成分和其細微的結構,除此以外,日前NASA才公布了數據指出火星確實曾經存在著水!

好吧,若稍微抱持著一點質疑的態度,你可能會問:NASA又沒有把石頭從火星帶回來送到實驗室化驗,他們怎麼知道成分是甚麼?

答案其實很簡單,他們把整個實驗室搬到火星上面去。

把「好奇號」分解開來看,他可說是十八般武藝樣樣精通,匯集了所有科學界最先進的儀器和設備,放載在無比靈活的六輪傳動系統上。其中,在這次任務中最關鍵的科技,就是具有分析物體化學成分的「雷射誘發崩解分析儀」(Laser induced breakdown spectroscopy, LIBS)。

原理很酷,就像是科幻片中演的那樣。一道非常強的雷射光束打在石頭上,將它局部氣化,剛被氣化的石頭構成物會短暫的發出閃光,這個閃光的顏色隨著物質的成分會有不同,經過裝載在「好奇號」上特殊的攝影機一拍,就可以分析出物質的成分和密度了!

這樣一來就省下了很多繁雜的手續,並且在一瞬間就能知道結果,傳輸回地球。

聽起來很簡單,技術上困難的地方是要讓被氣化後的分子在散開前被攝影機拍下,所以第一個要素是雷射的脈衝波要非常的短,來提高氣化後分子的密度,第二是攝影機的快門要閃的非常的快,早期從微秒開始,現在進步到了現在的飛秒(0.000000000000001秒)。這些都屬於快速發展中的先進雷射科技,而未來更高的解析度更指日可待。

這項科技是在過去十五年間才陸續研發出來,目前在國外已經逐漸被應用在快速材料篩檢的用途上,好比說建築材料、回收物品、甚至在海關的進口藥食品的管制等等,它的最大好處就是快速、攜帶方便並且使用容易,它有潛力取代目前的取樣分析流程,包括:取樣、運送、實驗室分析等等的工程與數天的時間,加上需要有專業訓練的化學檢驗師來操作。未來有可能做到手持式的儀器,按一個鈕就可以知道物質的組成成分,海砂屋或輻射屋一併快速檢測出來。

目前台灣其實也有些基礎能力,包括中研院原分所、工研院量測中心與南分院雷射應用中心、中央大學和交通大學等等,都有利用相關的技術做研究,但是非常需要資源的整合和各單位的合作才能開發出可以商業化的產品。期待政府或是企業投資者能夠好好栽配這個具有前瞻性的科技!

轉載自 :: dr. i ::  新發現 | 新科技 |  新生活 |  新藝術  欲轉貼請註明文章出處

關於作者

dr. i

小時候的啓蒙師父是小叮噹,偶像是馬蓋先,並崇拜發明燈泡的愛迪生,當時志向是發明會飛的車。在歐洲旅居十二年後回台灣,目前投身科技與藝術的跨界整合以及科學教育和傳播,現任國立台灣師範大學科技與文創講座兼任助理教授。dr. i 一輩子最大的幻想,是能夠使用時光機和隱形風衣。如果您恰巧擁有其中一項,請拜託用以下的連絡方式連絡!http://facebook.com/newartandscience