Udforsk fremmede verdener med lasere

I hverdagen kigger og rører vi ved ting for at finde ud af, hvad de er lavet af. En kraftfuld videnskabelig teknik gør det samme ved hjælp af lasere – og om to år flyver den for første gang i rummet.

En forsker, der arbejder med ESA, har undersøgt, hvordan lasere kan bruges i fremtidige rummissioner.

"Vi affyrer en laser mod et materiale af interesse, " forklarer Melissa McHugh fra Leicester University i Storbritannien, "og mål, hvor meget dens farve ændres, når den spredes fra overfladen, at identificere de ansvarlige molekyler.

"Dette er en veletableret teknik terrestrisk-brugt på alle slags områder fra sikkerhed til farmakologi til kunsthistorie-enten i laboratorier eller ved hjælp af håndholdte enheder."

ESA's ExoMars rover vil bære den første sådan enhed ud i rummet i 2020 for at hjælpe med at finde potentielle biomarkører for tidligere eller nuværende liv på Mars, og mineralrester af planetens varme, våd fortid.

"Min forskning har set på, hvor langt vi kan udvide teknikken i fremtiden, " tilføjer Melissa.

"ESA's rover vil affyre sin laser mod knuste prøver, der er blevet taget indeni, men vi kan også bruge teknikken på større afstande - det er allerede blevet gjort over hundreder af meter."

NASAs egen Mars Rover i 2020 vil bære et lignende instrument på en ekstern mast til fjernmåling af lovende klippefremspring.

"Der har været meget arbejde her på Jorden for at udvide denne teknik, " siger Melissa, "for at hjælpe med at opdage sprængstoffer, for eksempel, eller nukleare materialer.

"Det kræver en kraftig pulserende laser, plus et følsomt synkroniseret kamera til at detektere det reflekterede lys - med tanke på, at kun én ud af en million fotoner fra laseren er spredt."

Den indiske videnskabsmand Chandrasekhara Raman blev tildelt en Nobelpris for at opdage effekten, efter hans interesse i at forstå, hvorfor havet ser blåt ud.

Med teknologien ved at blive bevist under flyvning, missionsplanlæggere undersøger opfølgende applikationer til plads, og Melissas forskning fokuserer på at fastslå, hvad der kan og ikke kan lade sig gøre.

"Der er en masse spænding i at tage denne kraftfulde teknik og bruge den på andre planeter, " kommenterer hun, "men der er selvfølgelig alle former for masse, begrænsninger for volumen og datarelæ.

"En del af mit arbejde indebærer at give teams et pålideligt skøn over, hvor godt deres enhed ville yde i forskellige konfigurationer:hvilken slags laser, hvilken type prøver, hvilken slags omgivende lysforhold?

"For eksempel, der er en indikation på, at frem for at kræve sofistikerede instrumenter til fjernmåling, der er måder at optimere eksisterende rumkvalificerede CCD-kameraer på for at gøre dem egnede."

Melissa aflagde flere besøg på ESA's tekniske center i Noordwijk, Holland, at gøre brug af sine faciliteter. For eksempel, hun udsatte instrumenter for stråling for at vurdere, hvordan deres ydeevne ville forringes under Månens barske forhold, Mars eller det dybe rum.