Tầng giữa khí quyển (mesosphere), trải dài từ khoảng 50 đến 100 km trên bề mặt Trái Đất, từ lâu đã là một bí ẩn đối với các nhà khoa học do khó tiếp cận. Các phương tiện hàng không và vệ tinh truyền thống gặp khó khăn trong việc nghiên cứu hiệu quả lớp khí quyển này, vốn được mệnh danh là “ignorosphere” (vùng không thể biết) vì sự khó khăn trong việc thu thập dữ liệu.
Tuy nhiên, một nghiên cứu đột phá được công bố trên tạp chí Nature đã giới thiệu một phương pháp mới lạ để thâm nhập và nghiên cứu tầng giữa khí quyển bằng cách sử dụng các cấu trúc siêu nhẹ tận dụng năng lượng mặt trời. Các thiết bị tiên tiến này, được chế tạo từ vật liệu gốm alumina với lớp phủ crôm ở mặt dưới, hoạt động dựa trên nguyên lý quang dẫn lực (photophoresis). Hiện tượng này xảy ra khi các phân tử khí tác dụng lực mạnh hơn lên mặt nóng của vật thể so với mặt lạnh, tạo ra lực đẩy liên tục.
Công nghệ này mở ra những khả năng mới cho việc khám phá khí quyển ở độ cao lớn. Các thiết bị này có thể thu thập dữ liệu quan trọng về tốc độ gió, áp suất và nhiệt độ từ những khu vực trước đây không thể tiếp cận. Thông tin chi tiết này là vô cùng cần thiết để hiệu chỉnh các mô hình khí hậu và cải thiện độ chính xác của dự báo thời tiết.
Một số nghiên cứu chỉ ra rằng tầng giữa khí quyển có thể là “con chim hoàng yến trong mỏ than” của biến đổi khí hậu, vì sự hình thành mây ở vùng cực lạnh này rất nhạy cảm với những thay đổi về carbon dioxide, nhiệt độ và hơi nước. Ngoài ra, các thiết bị tương tự có tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực viễn thông. Bằng cách tạo thành một mạng lưới các ăng-ten bay lơ lửng, chúng có thể cung cấp khả năng truyền dữ liệu tương đương với các vệ tinh quỹ đạo thấp, nhưng với độ trễ thấp hơn do vị trí gần mặt đất hơn. Điều này có thể cách mạng hóa cách chúng ta truy cập và sử dụng thông tin liên lạc.
Nghiên cứu này, dẫn đầu bởi các nhà khoa học từ Đại học Harvard và Đại học Chicago, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc sử dụng công nghệ năng lượng mặt trời cho mục đích khám phá khí quyển. Khả năng bay lơ lửng nhờ ánh sáng mặt trời của các thiết bị này, vốn được phát triển dựa trên các nguyên tắc vật lý từ thế kỷ 19, đã được nâng cao nhờ những tiến bộ gần đây trong công nghệ nano và chế tạo siêu nhỏ. Các cấu trúc mỏng như sợi tóc này có thể duy trì hoạt động vô thời hạn dưới ánh sáng mặt trời, mở ra một kỷ nguyên mới cho khoa học khí hậu và viễn thông.