Yer atmosferinin 50 ila 100 kilometre arasındaki mesosfer tabakası, uçakların ve uyduların ulaşımının zorluğu nedeniyle büyük ölçüde keşfedilmemiş bir bölge olarak kalmaktadır. Bu bölgenin dinamiklerini anlamak, hava durumu tahminlerinin ve iklim modellerinin doğruluğunu önemli ölçüde iyileştirebilir.
Nature dergisinde yayınlanan son bir araştırma, güneş ışığını kullanarak süzülen hafif yapılarla mesosferin incelenmesi için yenilikçi bir yöntem tanıtmıştır. Bu seramik alümina ve alt kısmında krom tabakası bulunan yapılar, güneş ışığına maruz kaldıklarında sürekli bir itme kuvveti üreten fotoforesi etkisinden yararlanır. Fotoforesi, gaz moleküllerinin bir nesnenin sıcak tarafına, soğuk tarafına göre daha fazla kuvvet uygulayarak, çok hafif nesneleri kaldırabilen bir itme oluşturmasıdır.
Bu teknoloji, yüksek irtifa atmosferik keşifler için yeni olanaklar sunmakta ve rüzgar hızları, basınç ve sıcaklık gibi kritik verileri daha önce erişilemeyen atmosferik bölgelerden toplamada kullanılabilir. Bu bilgiler, iklim modellerini kalibre etmek ve hava durumu tahminlerini iyileştirmek için temeldir. Araştırmacılar, bu cihazların yaklaşık 1 santimetre genişliğinde ve 1 gram/metrekare gibi inanılmaz derecede hafif olmasını sağlamak için nanoteknoloji ve hassas üretim tekniklerini kullanmışlardır.
Bu hafiflik, fotoforesi kuvvetinin yerçekimini yenerek cihazların havada süzülmesini sağlamasına olanak tanır. Bir testte, 1 santimetre genişliğinde bir yapı, 60 kilometre irtifadaki havayı taklit eden 26.7 Pascal basınç altında, %55 güneş yoğunluğunda levite edilmiştir. Bu, fotoforesi etkisinin daha büyük yapılar üzerinde de başarıyla kullanılabileceğini göstermiştir.
Bu teknoloji, sadece atmosferik araştırmalarla sınırlı kalmayıp, telekomünikasyon alanında da potansiyel uygulamalara sahiptir. Benzer cihazlar, düşük yörünge uydularına benzer veri iletim yetenekleri sunan, ancak yere daha yakın oldukları için daha düşük gecikme süresine sahip yüzen anten ağları oluşturmak için kullanılabilir. Bu, özellikle savunma ve acil durum müdahale senaryolarında iletişim yeteneklerini önemli ölçüde artırabilir.
Bu çığır açan araştırma, güneş enerjisi teknolojilerini atmosferik keşifler için kullanma konusunda önemli bir adım temsil etmekte ve iklim bilimi ile uydu iletişimi üzerinde önemli etkiler yaratma potansiyeli taşımaktadır. Bilim insanları, bu cihazların önümüzdeki on yıl içinde mesosferden yüksek çözünürlüklü veriler toplayabileceğini öngörmektedir. Ayrıca, Mars gibi gezegenlerin atmosferlerini incelemek için de kullanılabilirler, çünkü Mars'ın atmosferi de mesosfer ile benzer özellikler göstermektedir.