Dispozitivele de auto-împlinire propulsate de lumina soarelui au fost testate pentru prima dată în condiții aproape de vacuum asemănătoare cu cele din atmosfera superioară a Pământului, deschizând calea unei revoluții în știința atmosferică.
Membranele minuscule, ușoare – care sunt confecționate din oxid de aluminiu și un strat de crom – profită de un fenomen cunoscut sub numele de fotoforeză, care apare atunci când o parte a unei felii de material subțire se încălzește decât cealaltă. Pe măsură ce moleculele de gaz sări de pe partea mai caldă, împing membrana în sus. Cu toate acestea, efectul este foarte slab și, astfel, poate fi observat doar în medii foarte joase, cum ar fi cele din apropierea marginii spațiului.
În experimentul recent, descris într -o lucrare publicată pe 13 august în Jurnal Naturăcercetătorii au făcut pete de 0,4 inci (1 centimetru) să plutească într-o cameră de vid atunci când sunt expuse la lumină cu aproximativ 55% la fel de intensă ca lumina soarelui natural.
“Acesta este un rezultat mare care arată că acest lucru ar funcționa de fapt în aceleași condiții pe care le aveți în atmosfera superioară”, a spus Ben Schafer, autorul principal al lucrării și un cercetător la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (Seas).
„Vorbim [about a] regiunea atmosferei care este uneori numită ignofera, pentru că nu există nimic care să poată zbura acolo. A fi capabil să trimitem ceva acolo ne -ar permite să luăm date mult mai precise decât noi în prezent ”, a spus el pentru Space.com.
Înrudite: „Ignosphera” evazivă a Pământului ar putea arunca o nouă lumină pe Auroras
Ignofera include mezosfera – stratul de Atmosfera Pământului La altitudini cuprinse între 30 și 53 de mile (50 până la 85 de kilometri) – plus o secțiune a termosferei până la o altitudine de 100 km (160 km). Ignosphera este prea mare pentru ca aeronavele să ajungă, dar prea scăzute pentru instrumentele de la bordul sateliților cu orbită mică pentru a proba. Senzorii plasați pe rachete sonore fac măsurători ocazionale ale regiunii, dar majoritatea proceselor care au loc nu sunt prea puțin înțelese.
Ignosphera formează o graniță între giulgiul gazous al Pământului și spațiul exterior. Când Ejecții de masă coronală – Expulsii vaste ale plasmei încărcate de la soare – lovesc pământul, își depun cea mai mare parte a energiei lor în ignoferă. Glows auroral apar în ignoferă, la fel și schimburile energetice care duc la furtuni geomagnetice care pot elimina rețelele de putere și aruncând sateliții de pe orbitele lor. Aceste altitudini neexplorate sunt, de asemenea, acolo unde sateliții se ard în timpul reintrărilor lor și unde Poluarea aerului Produse în timpul incinerarii lor se acumulează.
„Obținerea de date exacte din această regiune despre vânt, temperaturi, presiuni etc., ar crește cu adevărat exactitatea modelelor climatice globale existente”, a spus Schafer. „Ar umple acel gol pe care îl avem”.
Shafer și colegul său, Angela Feldhaus, au transformat o companie de la Harvard Seas numită Rarefied Technologies. Scopul pornirii este de a efectua experimente atmosferice realiste cu astfel de dispozitive în speranța de a le comercializa.
Pentru a ridica senzori în miniatură și antene în ignoferă, membranele ar trebui să fie ceva mai mari, cu o lățime de aproximativ 2,4 inci (6 cm). „Ar fi un disc care ar putea să se ridice la aproximativ 10 miligrame [0.0004 ounce] în spațiul apropiat “, a spus Schafer.
Dispozitivele vor fi eliberate de un balon stratosferic de aproximativ 30 km (50 km) deasupra Pământ. De acolo, ei s-ar autopropa la altitudini de până la 60 km (100 km), unde vor rămâne în timpul zilei. Noaptea, dispozitivele s -ar scufunda în atmosferă, dar dacă ar fi suficient de ușoare, nu ar cădea până la pământ și s -ar ridica înapoi după răsărit, a explicat Schafer.
Cercetătorii doresc să se concentreze pe îmbunătățirea materialului și a structurii acestuia pentru a -și reduce greutatea, ceea ce ar face posibile dispozitive mai mari.
Bazându -se pe idei anterioare
Fotoforeza a fost descoperită în secolul al XIX -lea, dar a rămas cea mai mare parte trecută cu vederea până de curând. Progresele în domeniul științei materialelor și al tehnologiei nanofabricare în ultimele două decenii au făcut posibilă contemplarea aplicațiilor sale practice.
Schafer și colegii săi s -au inspirat de un hârtie teoretică De David Keith, apoi profesor de fizică aplicată la Seas și acum la Universitatea din Chicago. Keith a propus că membranele reflectoare alimentate de fotoforeză ar putea fi utilizate ca o intervenție geoinginerie pentru a reduce temperatura Pământului dacă lumea nu a reușit să conțină Schimbările climatice prin reducerea emisiilor sale de carbon.
Keith a supravegheat activitatea lui Schafer până în 2023.
“Aceasta este prima dată când cineva a arătat că puteți construi structuri fotoforetice mai mari și de fapt să le faceți să zboare în atmosferă”, a spus Keith într -un declaraţie. „Deschide o clasă de dispozitiv cu totul nouă: una care este pasivă, alimentate cu lumina soarelui și potrivită în mod unic pentru a explora atmosfera noastră superioară”.
Schafer crede că tehnologia ar putea găsi multe utilizări. Ar putea ajuta la studierea atmosferei subțiri a lui Marte sau chiar la concurența cu Megaconsstelări de bandă largă de satelit Starlink de la SpaceX.
„Dacă ar fi să puneți mici pachete de comunicații la bordul acestor lucruri și le-ați aruncat în mesosferă, puteți rivaliza de fapt ratele de date ale constelațiilor de orbită cu pământ scăzut”, a spus Schafer.
El a recunoscut că dispozitivele ar trebui să devină destul de mai ușoare și mai mari pentru a găzdui sarcini utile de comunicare suficient de mari și unități de navigație pentru a menține o poziție stabilă deasupra petelor fixe de pe Pământ.