Para ilmuwan di Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) telah berhasil menguji coba perangkat ringan yang ditenagai oleh sinar matahari, yang mampu melayang di mesosfer Bumi, sekitar 70 kilometer di atas permukaan. Terobosan ini, yang memanfaatkan fenomena fotoforesis, membuka jalan baru untuk penelitian atmosfer yang sebelumnya sulit dijangkau.
Mesosfer, lapisan atmosfer yang membentang antara 50 hingga 100 kilometer di atas Bumi, telah lama menjadi misteri ilmiah karena ketinggiannya yang ekstrem membuatnya sulit diakses oleh pesawat terbang dan balon cuaca konvensional, sementara satelit beroperasi terlalu tinggi untuk mengumpulkan data detail. Akibatnya, lapisan ini sering disebut sebagai "ignorosphere", dengan pemahaman yang terbatas mengenai dinamika angin, suhu, dan tekanan di dalamnya. Data yang akurat dari mesosfer sangat penting untuk menyempurnakan model iklim dan meningkatkan akurasi prakiraan cuaca.
Perangkat inovatif ini dirancang dengan membran tipis berukuran sentimeter, terbuat dari keramik alumina dengan lapisan kromium untuk menyerap cahaya matahari. Ketika terkena intensitas cahaya matahari sekitar 55% dalam kondisi ruang hampa yang meniru lingkungan mesosfer, membran ini menunjukkan kemampuan melayang. Prinsip di balik levitasi ini adalah fotoforesis, sebuah fenomena di mana pemanasan yang diinduksi oleh cahaya menyebabkan molekul gas memberikan momentum pada objek, menghasilkan gaya angkat di lingkungan bertekanan rendah.
Konsep fotoforesis sendiri bukanlah hal baru, berasal dari penemuan radiometer Crookes pada abad ke-19, namun kemajuan dalam nanoteknologi modern memungkinkan penerapan prinsip ini pada struktur yang lebih besar dan fungsional. Tim peneliti, yang dipimpin oleh Ben Schafer, berkolaborasi dengan David Keith dari Universitas Chicago dan Joost Vlassak dari SEAS. Keberhasilan demonstrasi ini menjadi dasar bagi Rarefied Technologies, sebuah perusahaan rintisan yang didirikan pada tahun 2024, yang berfokus pada pengembangan teknologi penelitian atmosfer.
Selain memberikan sarana untuk pengumpulan data atmosfer yang berkelanjutan, teknologi ini juga menjanjikan aplikasi yang lebih luas. Kemampuannya untuk beroperasi dengan memanfaatkan energi matahari secara pasif menjadikannya kandidat ideal untuk eksplorasi planet lain dengan atmosfer tipis, seperti Mars. Lebih jauh lagi, para peneliti melihat potensi dalam bidang telekomunikasi; armada perangkat ini dapat membentuk jaringan antena terapung yang mampu menyaingi kemampuan konstelasi satelit orbit rendah Bumi seperti Starlink, berkat kedekatannya dengan permukaan planet yang memungkinkan latensi lebih rendah.
Pengembangan ini menandai lompatan signifikan dalam sains atmosfer, menawarkan pendekatan baru untuk memahami wilayah atmosfer yang sebelumnya tidak terjamah. Kemampuan untuk memanfaatkan kekuatan alamiah seperti sinar matahari untuk eksplorasi sains menunjukkan potensi besar dalam memperluas jangkauan pemahaman dan kemampuan manusia terhadap lingkungan planet kita dan alam semesta.