Дослідники з Гарвардської школи інженерних та прикладних наук імені Джона А. Полсона (SEAS) успішно протестували легкі пристрої на сонячній енергії, здатні левітувати в мезосфері Землі, приблизно за 72 кілометри над поверхнею. Ці пристрої використовують фотофорез – явище, за якого нагрівання, спричинене світлом, змушує молекули газу передавати імпульс, створюючи підйомну силу в умовах низького тиску. Цей прорив, детально описаний у дослідженні, опублікованому 13 серпня 2025 року в журналі Nature, відкриває нові шляхи для атмосферних досліджень. Пристрої виготовлені з тонких мембран розміром з сантиметр з керамічного оксиду алюмінію з шаром хрому для поглинання сонячного світла. Під впливом світла інтенсивністю 55% від природної сонячної, ці мембрани левітують у вакуумній камері, імітуючи умови мезосфери. Ця успішна демонстрація свідчить про потенціал розгортання таких пристроїв у верхніх шарах атмосфери для збору критично важливих даних про швидкість вітру, температуру та тиск – параметри, необхідні для уточнення кліматичних моделей та покращення прогнозів погоди.
Мезосфера, розташована між 50 і 100 кілометрами над поверхнею Землі, довгий час була складною для вивчення через свою висоту та обмеження існуючих технологій. Традиційні методи, такі як метеорологічні ракети, надають переривчасті дані, залишаючи значні прогалини в нашому розумінні цього атмосферного шару. Впровадження цих пристроїв на сонячній енергії пропонує безперервний та сталий засіб моніторингу цього регіону, потенційно трансформуючи наше розуміння атмосферної динаміки. Окрім атмосферних досліджень, технологія має потенціал для дослідження планет. Тонкі атмосфери таких планет, як Марс, мають схожість з мезосферою Землі, що свідчить про можливість адаптації цих пристроїв для використання в позаземних середовищах. Ця адаптивність може сприяти вивченню марсіанських погодних умов та майбутніх місій, спрямованих на розуміння планетарних атмосфер. Дослідницька група, яку очолив Бен Шефер, колишній аспірант Гарварду, співпрацювала з Девідом Кітом, нині професором Чиказького університету, та Джостом Влассаком, професором матеріалознавства та інженерії в SEAS. Їхня робота заклала основу для Rarefied Technologies, стартапу, що займається розвитком атмосферних досліджень за допомогою інноваційних технологій. Компанія була заснована у 2024 році, що свідчить про швидкий прогрес у комерціалізації цієї технології. Цей розвиток є значним досягненням в атмосферних науках, пропонуючи новий підхід до вивчення регіонів атмосфери, які залишалися переважно недослідженими. Успішне застосування фотофорезу в цих пристроях не тільки покращує наше розуміння атмосферних процесів Землі, але й прокладає шлях для майбутніх досліджень інших планетних тіл. Дослідження, проведені командою, включаючи експеримент з левітацією 1-сантиметрової структури при тиску 26,7 Пас з освітленням 55% сонячної інтенсивності, підтверджують ефективність технології в умовах, що імітують мезосферу.