Вечный полёт перестаёт быть фантастикой — небо готовит место для новых аппаратов

Человечество получило шанс заглянуть в мезосферу — таинственный слой атмосферы, о котором мы знаем меньше, чем о дальних планетах.

Тайна мезосферы

Мезосфера находится на высоте 50-80 км. Для самолетов и шаров она слишком высока, а спутники пролетают намного выше. Долгие годы этот "пустой этаж" оставался недосягаемым.

Прорыв в исследованиях

Американские и бразильские инженеры предложили изящное решение: крошечные левитирующие платформы, которые держатся в воздухе благодаря эффекту фотофореза.

"В 2010 году мой научный руководитель Дэвид Кит описал фотофорез как способ удерживать микроскопические устройства в атмосфере, и мы хотели проверить, смогут ли более крупные конструкции нести полезные нагрузки", — рассказывает Бен Шафер из Гарварда.

Как работает фотофорез

Фотофорез возникает, когда одна сторона нагревается сильнее другой. Молекулы газа у нагретой поверхности отталкивают устройство, создавая толчок. Когда-то это считалось курьезом, но нанотехнологии превратили его в инструмент для создания аппаратов.

Миниатюрные платформы

Новые конструкции сделаны из двух мембран толщиной всего 100 нанометров. Нижняя поверхность покрыта хромом, она сильнее нагревается от солнца. Потоки воздуха через наноотверстия создают разницу давления — устройство поднимается.

Результаты экспериментов

Моделирование показало: платформа радиусом 10 см может удерживаться в мезосфере при солнечном свете. Прототип на 3 см поднимает 10 мг груза на высоту до 75 км. Оптимизированные варианты смогут поднимать в 10 раз больше.

Возможности применения

"Такие устройства могут поддерживать небольшую аппаратуру связи, которая будет передавать данные прямо с высоты мезосферы. А легкие конструкции без нагрузки способны парить неделями и даже месяцами", — отмечает Шафер.

Энергия из света

Главное преимущество — отсутствие топлива и батарей. Днем аппараты питаются солнечным светом, ночью используют инфракрасное излучение Земли.

Новая эпоха исследований

Мезосфера может перестать быть "белым пятном". Эти аппараты помогут в метеорологии, прогнозах космической погоды и климатических исследованиях.

"Фотофоретический полет можно применять и в других условиях, например, для изучения атмосферы Марса", — заключает Шафер.

Уточнения

Мезосфе́ра (от греч. μεσο- - "средний" и σφαῖρα - "шар", "сфера") — слой атмосферы. Мезосфера отделяется от нижележащей стратосферы стратопаузой, а от вышележащей термосферы — мезопаузой.