Освен от изследването на космоса НАСА се интересува и от изследването на нашата атмосфера и от технологиите, които ни позволяват да го прави. В този смисъл програмата на Института за съвременни концепции на НАСА (NIAC) отпуска безвъзмездни средства на етап I на екип от Университета на Пенсилвания за разработване на нов начин на задвижване, използващ само светлината, за събиране на данни в трудната за изследване мезосфера на Земята.

Мезосферата е частта от атмосферата, която се намира на височина от 50 до 80 км, и има няколко недостатъка за съвременните изследователски технологии. Тя е твърде нависоко, за да я достигнат балони или обикновени самолети, което прави стандартните технологии за изследване на големи височини непрактични. Също така е твърде ниска за спътници, тъй като орбитата им би се разрушила твърде бързо в сравнително плътната молекулна смес, което прави непрактична и другата типична космическа платформа за наблюдение. Единственият начин, по който изследователите са успели да я изследват досега, е чрез изследователски ракети, които я пресичат само за няколко минути, преди да паднат обратно на Земята.

Новата технология е създадена от екипа на д-р Игор Баргатин (Igor Bargatin), професор по машинно инженерство в Университета на Пенсилвания. Технологията се възползва от феномена, известен като фотофоретична левитация, за да издига устройствата просто като ги облъчва със светлина.

_{Беседа на д-р Баргатин, в която се обяснява основният фотофоретичен процес.
Кредит: канал на GALCIT Media в YouTube}

Тази технология за задвижване може да звучи подобно на използваната при слънчевите платна, но деликатните слоеве фолио, използвани при слънчевите платна, биха загинали ужасно в земната атмосфера. Фотофоретичният ефект, който е известен от почти век, използва нагряването на твърдо тяло в сравнение с околния газ като подемна сила. Както се казва в прессъобщението на д-р Баргатин на сайта на NIAC: "Силата [фотофоретична] създава подемна сила в структури, които абсорбират светлината отдолу, но остават хладни отгоре."

Приносът на лабораторията на д-р Баргатин към тази идея отпреди сто години е да направи първата макромащабна демонстрация на система, използваща тази технология. Всички предишни опити са били в микрометричен мащаб, тъй като подемната сила е изключително слаба, което затруднява упражняването на значителна подемна сила върху полезния товар, към който може да бъде прикрепен.

Проектът на лабораторията разчита до голяма степен на налягането, при което работят пластините, и така се случва, че мезосферата, чието налягане варира от 1 до 100 паскала, попада точно в идеалната среда, където повдигащото действие е най-ефективно, създавайки достатъчно подем, за да задържи във въздуха сонда с размери няколко сантиметра, потенциално за неопределено време. Дори и да е само няколко сантиметра, има много миниатюрни сензори, които могат да бъдат поставени на тази платформа, за да предават данни, които досега са били достъпни само с изследователски ракети.

_{Друга лекция на д-р Баргатин изнесе, посветена на това как технологията може да бъде полезна за изследване на планети.
Кредит: канал на MarsU в YouTube}

Всъщност тези микрокрила биха могли да се задържат във въздуха за неопределено време, ако технологията бъде модифицирана така, че да използва слънчевата енергия и да има дневно-нощен цикъл, при който да преминава от издигане през деня към спускане през нощта. Д-р Баргатин и екипът му също така смятат, че технологията може да бъде леко модифицирана, за да се осигури хоризонтална тяга, което ще позволи на платформата за наблюдение да се придвижи до всяка точка в мезосферата, използвайки само светлината като източник на задвижване.

Тази технология е все още в много ранен етап и е далеч преди каквато и да е мисия с полезен товар да се носи в мезосферата. Въпреки това, след като доказателството на концепцията вече е завършено и наскоро публикувано, изглежда вероятно този нов вид технология за задвижване скоро да получи своето време на Слънцето.

Справка: Controlled levitation of nanostructured thin films for sun-powered near-space flight
Mohsen Azadi, George A. Popov, Zhipeng Lu, Andy G. Eskenazi, Avery Ji Won Bang, Matthew F. Campbell, Howard Hu and Igor Bargatin 
SCIENCE ADVANCES 12 Feb 2021 Vol 7, Issue 7 DOI: 10.1126/sciadv.abe1127

Източник: A new Propulsion System Could Levitate Vehicles in the Earth’s Upper Atmosphere, Universe Today