เมื่อภารกิจในอวกาศเคลื่อนลึกเข้าไปในระบบสุริยะชั้นนอก ความต้องการเครื่องมือวิเคราะห์ที่มีขนาดกะทัดรัด ประหยัดทรัพยากร และแม่นยำก็ยิ่งมีความสำคัญมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนักวิทยาศาสตร์ยังคงตามล่าหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกและดาวเคราะห์หรือดวงจันทร์ที่อาศัยอยู่ได้
ทีมงานจากมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ได้พัฒนาเครื่องมือใหม่ที่ปรับให้เหมาะกับความต้องการของภารกิจในอวกาศโดยเฉพาะ นาซา. เครื่องวิเคราะห์ขนาดเล็กที่ใช้เลเซอร์มีขนาดเล็กกว่ามาก แต่ประหยัดทรัพยากร โดยไม่ลดทอนคุณภาพของความสามารถในการวิเคราะห์ตัวอย่างของวัสดุดาวเคราะห์และกิจกรรมทางชีวภาพที่อาจเกิดขึ้นในแหล่งกำเนิด
เครื่องมือนี้มีน้ำหนักน้อยกว่า 8 กก. และเป็นการรวมเครื่องมือสำคัญสองอย่างเข้าด้วยกันเพื่อตรวจจับสัญญาณของสิ่งมีชีวิตและกำหนดองค์ประกอบของวัสดุ: เลเซอร์อัลตราไวโอเลตแบบพัลซิ่ง ซึ่งกำจัดวัสดุจำนวนเล็กน้อยออกจากตัวอย่างดาวเคราะห์ และเครื่องวิเคราะห์วงโคจร ซึ่งให้ข้อมูลองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุที่ศึกษาจากความละเอียดสูง
"เดิมที Orbitrap ถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้ในเชิงพาณิชย์" Ricardo Arevalo หัวหน้านักวิจัยอธิบาย - คุณสามารถค้นหาได้ในห้องปฏิบัติการทางการแพทย์และเภสัชกรรม เครื่องในห้องแล็บของฉันมีน้ำหนักมากกว่า 180 กก. ดังนั้นมันจึงค่อนข้างใหญ่ และเราใช้เวลา 8 ปีในการสร้างต้นแบบที่สามารถนำไปใช้ในอวกาศได้อย่างมีประสิทธิภาพ มันมีขนาดเล็กกว่าและใช้ทรัพยากรน้อยกว่ามาก”
อุปกรณ์ใหม่ของทีมลดขนาด Orbitrap เดิมลงด้วยการรวมเข้ากับ Laser Desorption Mass Spectrometry (LDMS) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่ยังไม่ได้ใช้ในสภาพแวดล้อมของดาวเคราะห์นอกโลก เครื่องมือนี้มีข้อดีเช่นเดียวกับรุ่นก่อนๆ แต่มีความเรียบง่ายสำหรับการสำรวจอวกาศและการวิเคราะห์ในแหล่งกำเนิดของวัสดุดาวเคราะห์
เนื่องจากมีมวลน้อยและต้องการพลังงานน้อยที่สุด จึงสามารถจัดเก็บและบำรุงรักษาได้ในภารกิจอวกาศบนเรือ และ การวิเคราะห์ พื้นผิวของดาวเคราะห์หรือสสารจะล่วงล้ำน้อยลง และมีโอกาสน้อยที่จะปนเปื้อนหรือทำลายตัวอย่าง “สิ่งที่ดีคือทุกสิ่งที่สามารถแตกตัวเป็นไอออนได้สามารถวิเคราะห์ได้ ถ้าเราส่งลำแสงเลเซอร์ไปที่ตัวอย่างน้ำแข็ง เราจะกำหนดองค์ประกอบของมันและดูชีวประวัติ ริคาร์โด อาเรวาโลกล่าว – เครื่องมือนี้มีความละเอียดและความแม่นยำสูง
ส่วนประกอบเลเซอร์ของ LDMS Orbitrap รุ่นมินิยังช่วยให้นักวิจัยสามารถเข้าถึงสารประกอบที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อนมากขึ้นได้ ตัวอย่างเช่น สารประกอบอินทรีย์ที่มีขนาดเล็กกว่า เช่น กรดอะมิโน เป็นตัวบ่งชี้รูปแบบชีวิตที่ไม่ชัดเจน "กรดอะมิโนสามารถผลิตได้เองตามธรรมชาติ ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องพิสูจน์ถึงชีวิต อุกกาบาตซึ่งหลายชนิดอุดมไปด้วยกรดอะมิโน อาจตกลงสู่พื้นผิวโลกและส่งสารอินทรีย์ที่ไม่มีชีวิตสู่พื้นผิวได้ Arevalo กล่าว "เลเซอร์ช่วยให้เราสามารถศึกษาสารอินทรีย์ที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อนมากขึ้น ซึ่งสามารถแสดงลักษณะทางชีวภาพที่เป็นไปได้มากที่สุด"
ระบบย่อของ LDMS Orbitrap จะมีประโยชน์ในภารกิจในอนาคตที่มุ่งตรวจจับสิ่งมีชีวิต (เช่น Enceladus Orbilander) หรือในการวิจัยพื้นผิว เดือน (โปรแกรม นาซ่า อาร์เทมิส). นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะส่งอุปกรณ์ของพวกเขาไปในอวกาศและนำไปใช้ที่โรงงานภายในไม่กี่ปีข้างหน้า Arevalo กล่าวว่า "ฉันเห็นว่าต้นแบบนี้เป็นสารตั้งต้นสำหรับเครื่องมือในอนาคตอื่นๆ ที่ใช้ LDMS และ Orbitrap" "เครื่องมือขนาดเล็ก Orbitrap LDMS ของเรามีศักยภาพในการปรับปรุงวิธีที่เราศึกษาธรณีเคมีและโหราศาสตร์พื้นผิวดาวเคราะห์อย่างมีนัยสำคัญ"
ที่น่าสนใจเช่นกัน: