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十多年来，我们通过月船一号等任务一直在确认的一件事是，月球上存在水。轨道飞行器使用光谱仪对月球表面进行成像，该光谱仪测量不同波长光的反射和吸收，这可以揭示存在的物质的成分，包括水分子。
尽管这些仪器非常有用，但它们的灵敏度无法区分水和类似形式（例如游离氢离子和羟基）。更精确的仪器称为外差光谱仪，通过将入射光与设备中的激光相结合，然后测量两个光源之间的差异，专注于更严格的频率范围。
戈达德工程师设计了一种可以调谐水中太赫兹频率的设备。现有的产生太赫兹波的振荡器和激光器体积庞大、笨重且耗能，但它们设法将设计缩小到硬币的大小。为此，该团队使用了一些奇怪的量子技巧。
该团队设计的设备被称为量子级联激光器，它由一系列超薄半导体材料层组成。发射的光子进入该势垒—— 由于这些层非常薄，因此光子更有可能忽略该势垒并出现在另一侧，这种现象称为量子隧道效应。
当一个光子到达另一侧时，它会激发其他光子，因此当它们穿过设备中堆叠的80 到100 层时，最终结果是具有太赫兹能量的光子级联。波导和薄光学天线可以将光束聚焦更长时间。
该团队表示，即使有电源、处理器和光谱仪等硬件，整个系统也可以装入茶壶大小的设备中。这意味着未来的宇航员可能会使用手持版本在月球、火星或其他天体上寻找水。
