CRATER - 最新的航天质谱

前言

探索宇宙是全人类的梦想,每当遥望深邃的星空,即便是离我们最近的月亮,都有着无数的奇迹等待着我们去挖掘,探寻、了解。很自然地,各国政府也在支持众多科技工作者们全力开发相关的技术,毕竟,那是一片尚且无人了解的沃土,有可能远比我们居住的这颗蓝色星球更加广袤、富饶……

正文

2018年,美国人跟法国人共同发表了一篇文献[1],试图开发一种新型的质谱仪来进行宇宙探索,他们所应用的技术就是将现有的激光烧蚀解析电离(laser desorption/ablation)与超高分辨静电场轨道阱质谱仪(Orbitrap)耦合,来寻找行星表面超低温环境下可能潜藏的生命体,或者说证实可能发生过的一些有机合成现象。当时那台样机被命名为 CosmOrbitrap,并且搭载了266nm的紫外激光源。而且实验成功地检测到了来自火星的样本中的水合硫酸盐以及RNA的基础单元——尿嘧啶以及大量氨基酸物质。

当然同样的研究仍在继续,在今年,曾经由美国航空航天局NASA前局长创办的USRA(Universities Space Research Association,高校宇航探索协会)再次发表文章[2],公布了最新的CRATER(Characterization of Regolith and Trace Economic Resources,星球表土及痕量有价值资源)分析仪的研究进展。CARTER仍然是延续了CosmOrbitrap的思路,只不过采用了比当初激光的激发能量更强的213nm波长,并且支持“原位”检测。研究人员成功地将设备大小控制在了30cm×40cm以内,重量仅仅8公斤。他们相信,CRATER会进一步改善并最终可以适应恶劣的太空环境,被航天器或探测器带上太空,完成它的真正使命。让我们进一步看看CRATER的具体技术参数:质量分辨率高达100,000 FWHM at m/z 100;质量精确度小于1ppm;可以同时测试有机小分子及同位素分布;可以通过二维扫描得到样品表面500平方微米的化学图像;同位素丰度精度小于1% 2σ;并且支持正负切换扫描……科学家们已经在月球样本中反复测试,证明其性能的可靠性,且很快就会发表相关的研究结果……


结语

未来已来,正如该文章的标题一样——“未来的探月观测,我们已经做好了五年的技术储备”,抛开门户之见,科技发展,属于全人类。


参考文献:

[1] AN ORBITRAP-BASED LASER DESORPTION/ABLATION MASS SPECTROMETER DESIGNED FOR SPACEFLIGHT

[2] KEEP YOUR ION THE NEXT FIVE YEARS: CRATER, A LASER ABLATION ORBITRAP MASS SPECTROMETER FOR FUTURE LUNAR EXPLORATION.

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