Екип инженери са създали малък космически кораб, който според тях може да левитира в мезосферата, използвайки само слънчева светлина.

Близо до границата, в която атмосферата докосва космоса, има неизследвана зона, известна като мезосфера или игносфера. Там горе въздухът е твърде фин, за да поддържа самолети или балони. Но все още има достатъчно вещество, за да изгори всеки сателит, който се осмелява да отиде твърде ниско. Учените се надяват да изследват мезосферата, използвайки изключително леки летящи дискове (най-добре да не ги наричаме ​​чинии) и сега демонстрират модели на идеята си в лаборатория.

Не може да се каже, че никой не е бил досега в мезосферата, тъй като всеки астронавт е преминавал през нея както по пътя си нагоре, така и надолу. Проблемът за тези, които искат да изучат нейните загадки, включително какво е влиянието й върху климата отдолу, е, че такива преминавания винаги са били много бързи, без възможност да се изследва.

Затова изследователски екип от Университета в Пенсилвания решawa да опита да построи въздухоплавателно средство, което да използва различен, по-естествен източник на гориво - Слънцето.

Използвайки процес, наречен фотофореза, същата техника, отговорна за захранването на слънчевите платна, изследователският екип се зае да проектира миниатюрен космически кораб, способен да поддържа полет в мезосферата на Земята.

Мохсен Азади от Университета в Пенсилвания представя прототип на идеята си, описан в Science Advances. Азади и неговите колеги изграждат „светлинно поле“ в камера, в която въздухът е отстранен, за да симулира условия на 50-80 километра височина с налягане 10-30 Pa или 0.0001-0.0003 пъти налягането на морското равнище. След това правят диск с дебелина 500 нанометра (~ 1/50 от човешкия косъм) от рефлекторно фолио майлар (BoPET) и го покриват отдолу с въглеродни нанотръби. Когато се поставят в камерата и се подложат на еквивалент на слънчевата светлина, дисковете се затоплят до около 100 K повече от разредения въздух.

Една молекула газ, която се сблъска с диска отдолу, взаимодейства многократно със силно структурираните нанотръби, като топка, хвърлена в ъгъл, където се срещат стените и пода. От горната страна молекулата ще има само един контакт с отразяващото фолио. Следователно, след като загрее долната повърхност придава значителна енергия на газовите частици, които се удрят по нея, карайки я да отскача, създавайки чиста възходяща сила върху диска. Горният слой на майлара дава много по-малко енергия от тази страна като се създава нетна сила нагоре върху диска. С други думи, светлината кара диска да левитира.

Слънчевата светлина загрява дисковете достатъчно, за да създаде ефект, достатъчно силен, за да балансира силата на гравитацията за малкото тегло на дисковете. Азади и екипът му съобщават, че е възможно дори да се направляват дисковете, като се контролират техните извивки.

Въпреки че дисковете трябва да са изключително леки, за да работят, Азади прогнозира, че дори в сегашната им форма с 6-милиметров диаметър, те могат да носят полезен товар до 10 милиграма. Колкото и да е малко, това може да е достатъчно, за да окачи сензор за прах под тях, увеличавайки тяхната стабилност и разкривайки състава на мезосферата. Радарното проследяване на дисковете може да ни помогне да разберем моделите на вятъра на тази височина, нещо, което в момента липсва от глобалните климатични модели.

Изследванията могат да продължат дори през нощта, като дисковете се нагряват от лазери.

Справка: Controlled levitation of nanostructured thin films for sun-powered near-space flight
Mohsen Azadi, George A. Popov, Zhipeng Lu, eAndy G. Eskenazi, Avery Ji Won Bang, Matthew F. Campbell, Howard Hu and Igor Bargatin et al.
Science Advances 12 Feb 2021:
Vol. 7, no. 7, eabe1127
DOI: 10.1126/sciadv.abe1127