Naukowcy z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) z powodzeniem przetestowali innowacyjne, lekkie urządzenia zasilane światłem słonecznym, które są w stanie lewitować w ziemskiej mezosferze, około 70 kilometrów nad powierzchnią planety. Osiągnięcie to, opisane w publikacji z 13 sierpnia 2025 roku w czasopiśmie Nature, wykorzystuje zjawisko fotoferezy do umożliwienia lotu w rzadkich warunkach górnej atmosfery. Fotofereza, polegająca na tym, że ogrzewanie cząsteczek gazu przez światło nadaje im pęd, generuje siłę nośną. Urządzenia te są zbudowane z cienkich membran ceramicznych z tlenku glinu z warstwą chromu, zaprojektowaną do absorpcji światła słonecznego.
W testach laboratoryjnych symulujących warunki mezosfery, membrany te osiągnęły lewitację po wystawieniu na działanie światła o intensywności 55% naturalnego światła słonecznego. Ta demonstracja stanowi nowe podejście do badań atmosferycznych, oferując potencjał do ciągłego zbierania danych na temat kluczowych parametrów, takich jak prędkość wiatru, temperatura i ciśnienie – danych niezbędnych do udoskonalania modeli klimatycznych i poprawy prognoz pogody. Mezosfera, warstwa znajdująca się między 50 a 100 kilometrów nad Ziemią, historycznie stanowiła znaczące wyzwanie dla badań naukowych. Tradycyjne metody, takie jak rakiety sondażowe, dostarczają jedynie danych okresowych, pozostawiając znaczące luki w naszym zrozumieniu tego regionu atmosfery. Te nowe urządzenia zasilane światłem słonecznym oferują zrównoważoną i ciągłą metodę monitorowania, obiecując transformację naszego pojmowania dynamiki atmosferycznej.
Poza ziemską atmosferą, technologia ta ma potencjał w eksploracji planet. Rzadkie atmosfery ciał niebieskich, takich jak Mars, wykazują podobieństwa do mezosfery Ziemi, co sugeruje, że urządzenia te mogłyby zostać zaadaptowane do badań pozaziemskich, pomagając w badaniu marsjańskich wzorców pogodowych i przyczyniając się do przyszłych misji. Zespół badawczy, w skład którego wchodzili były doktorant Harvardu Ben Schafer, profesor David Keith (obecnie na Uniwersytecie Chicagowskim) oraz profesor Joost Vlassak z SEAS, położył podwaliny pod Rarefied Technologies, startup zajmujący się rozwijaniem badań atmosferycznych za pomocą tych innowacyjnych technologii. Rozwój ten był wspierany przez różne inicjatywy Harvardu oraz National Science Foundation. Skuteczne zastosowanie fotoferezy w tych urządzeniach nie tylko pogłębia nasze zrozumienie ziemskich procesów atmosferycznych, ale także otwiera nowe granice w eksploracji innych planet. Koncepcja lotu fotoferezycznego, zainspirowana wczesnymi eksperymentami z radiometrami z XIX wieku, została zrealizowana dzięki nowoczesnej nanotechnologii, umożliwiając tworzenie urządzeń tak lekkich, że nawet delikatny powiew może na nie wpłynąć. Urządzenia te, niektóre o wielkości centymetra, są niezwykle wydajne, a większy dysk o średnicy 6 centymetrów przewiduje się, że będzie w stanie przenosić ładunek o masie 10 miligramów, odpowiedni dla czujników lub sprzętu komunikacyjnego. To osiągnięcie mogłoby nawet konkurować z szybkością transmisji danych konstelacji satelitów na niskiej orbicie okołoziemskiej, oferując nowy paradygmat dla komunikacji i gromadzenia danych w bliskiej przestrzeni kosmicznej.