Мезосфера, розташована на висоті від 50 до 100 кілометрів над поверхнею Землі, залишається значною мірою недослідженою атмосферною областю. Її висота робить її важкодоступною для сучасних технологій, таких як літаки та супутники. Однак розуміння динаміки цього регіону може суттєво покращити точність прогнозу погоди та кліматичних моделей.
Нещодавнє дослідження, опубліковане в журналі Nature, представило інноваційний метод зондування мезосфери за допомогою легких конструкцій, які ширяють, використовуючи сонячне світло. Ці конструкції, виготовлені з керамічного оксиду алюмінію з хромованим шаром знизу, використовують фотофорез для створення безперервної тяги при впливі сонячного світла. Фотофорез виникає, коли молекули газу чинять більший тиск на теплу сторону об'єкта, ніж на холодну, створюючи поштовх, який може піднімати дуже легкі об'єкти.
Ця технологія відкриває нові можливості для дослідження атмосфери на великих висотах і може використовуватися для збору критично важливих даних, таких як швидкість вітру, тиск і температура, з раніше недоступних атмосферних регіонів. Така інформація є важливою для калібрування кліматичних моделей та покращення прогнозів погоди.
Дослідження, проведене командою з Гарвардського університету, демонструє, як ці надлегкі структури, товщиною в тисячі разів меншою за людську волосину, можуть залишатися в повітрі нескінченно довго за умов мезосфери, використовуючи лише тепло сонця. Цей прорив може прокласти шлях до роїв крихітних літальних платформ, що працюють без живлення, для вивчення атмосферних умов. Ці пристрої, розроблені з використанням нанотехнологій, можуть нести невеликі корисні навантаження, такі як мікроелектроніка для сенсорів і зв'язку. Наприклад, пристрій діаметром шість сантиметрів може літати на висоті 75 км з корисним навантаженням 10 міліграмів.
Крім того, подібні пристрої можуть бути використані в телекомунікаційних додатках, формуючи мережу плаваючих антен, здатних забезпечувати можливості передачі даних, порівнянні з низькоорбітальними супутниками, але з меншою затримкою через їхню близькість до землі. Компанія Rarefied Technologies, заснована дослідниками, вже працює над комерціалізацією цієї концепції для моніторингу погоди на великих висотах. Ця технологія також може знайти застосування у дослідженні тонкої атмосфери Марса, оскільки умови там подібні до земної мезосфери. Це дослідження є значним кроком у використанні сонячних технологій для дослідження атмосфери та може мати суттєвий вплив на кліматичну науку та супутниковий зв'язок.