Гарвардские исследователи успешно протестировали солнечные устройства для изучения мезосферы

Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) успешно протестировали легкие устройства на солнечной энергии, способные левитировать в мезосфере Земли, примерно в 65 милях над поверхностью. Эти устройства используют фотофорез – явление, при котором нагрев, вызванный светом, заставляет молекулы газа передавать импульс, создавая подъемную силу в условиях низкого давления. Прорыв, описанный в журнале Nature 13 августа 2025 года, открывает новые возможности для атмосферных исследований.

Устройства изготовлены из тонких мембран размером в сантиметр из керамического оксида алюминия с хромированным слоем для поглощения солнечного света. При воздействии света с интенсивностью 55% от естественного солнечного света эти мембраны левитируют в вакуумной камере, имитируя условия мезосферы. Этот успешный эксперимент указывает на потенциал развертывания таких устройств в верхних слоях атмосферы для сбора критически важных данных о скорости ветра, температуре и давлении – параметров, необходимых для уточнения климатических моделей и улучшения прогнозов погоды. Мезосфера, расположенная между 50 и 100 километрами над поверхностью Земли, давно представляет трудность для изучения из-за своей высоты и ограничений существующих технологий. Традиционные методы, такие как метеорологические ракеты, предоставляют прерывистые данные, оставляя значительные пробелы в нашем понимании этого слоя атмосферы. Внедрение этих устройств на солнечной энергии предлагает непрерывный и устойчивый способ мониторинга этого региона, потенциально трансформируя наше понимание атмосферной динамики.

Помимо атмосферных исследований, эта технология обещает новые возможности для исследования планет. Тонкие атмосферы таких планет, как Марс, имеют сходство с мезосферой Земли, что предполагает возможность адаптации этих устройств для использования в внеземных условиях. Эта адаптивность может способствовать изучению марсианских погодных условий и внести вклад в будущие миссии, направленные на понимание атмосфер планет. Исследовательская группа под руководством Бена Шефера, бывшего аспиранта Гарварда, сотрудничала с Дэвидом Кейтом, ныне профессором Чикагского университета, и Йостом Влассаком, профессором материаловедения и инженерии в SEAS. Их работа заложила основу для Rarefied Technologies, стартапа, занимающегося развитием атмосферных исследований с помощью инновационных технологий. Этот прорыв знаменует собой значительный прогресс в атмосферных науках, предлагая новый подход к изучению областей атмосферы, которые оставались в значительной степени неисследованными. Успешное применение фотофореза в этих устройствах не только углубляет наше понимание атмосферных процессов Земли, но и прокладывает путь для будущих исследований других планетных тел.