Các nhà khoa học tại Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng John A. Paulson (SEAS) của Harvard đã thử nghiệm thành công các thiết bị siêu nhẹ, chạy bằng năng lượng mặt trời, có khả năng bay lơ lửng trong tầng giữa khí quyển của Trái Đất, cách bề mặt khoảng 70 km. Công nghệ này dựa trên hiện tượng quang dẫn (photophoresis), một nguyên lý vật lý trong đó các phân tử khí truyền động lượng khi va chạm với các bề mặt được chiếu sáng và nóng lên, tạo ra lực nâng trong môi trường áp suất thấp.
Các thiết bị này, được mô tả chi tiết trong nghiên cứu công bố ngày 13 tháng 8 năm 2025 trên tạp chí Nature, được chế tạo từ màng gốm alumina siêu mỏng với lớp phủ crom để hấp thụ ánh sáng mặt trời. Khi tiếp xúc với ánh sáng có cường độ bằng 55% ánh sáng mặt trời tự nhiên, những màng này có thể bay lơ lửng trong buồng chân không, mô phỏng các điều kiện của tầng giữa khí quyển. Khả năng này mở ra những hướng đi mới cho việc nghiên cứu khí quyển, một lĩnh vực mà trước đây rất khó tiếp cận. Tầng giữa khí quyển, nằm giữa 50 và 100 km so với bề mặt Trái Đất, từ lâu đã là một thách thức đối với các nhà khoa học do độ cao và những hạn chế của công nghệ hiện có. Các phương pháp truyền thống như tên lửa thăm dò chỉ cung cấp dữ liệu không liên tục, tạo ra những khoảng trống đáng kể trong hiểu biết của chúng ta về lớp khí quyển này. Việc giới thiệu các thiết bị chạy bằng năng lượng mặt trời này cung cấp một phương tiện bền vững và liên tục để giám sát khu vực này, có khả năng thay đổi cách chúng ta hiểu về động lực học khí quyển.
Ngoài các nghiên cứu khí quyển, công nghệ này còn hứa hẹn cho việc khám phá các hành tinh. Khí quyển mỏng của các hành tinh như Sao Hỏa có những điểm tương đồng với tầng giữa khí quyển của Trái Đất, cho thấy rằng các thiết bị này có thể được điều chỉnh để sử dụng trong môi trường ngoài trái đất. Khả năng thích ứng này có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu các kiểu thời tiết trên Sao Hỏa và đóng góp vào các sứ mệnh tương lai nhằm tìm hiểu khí quyển hành tinh.
Nhóm nghiên cứu, do Ben Schafer, cựu sinh viên tốt nghiệp Harvard, dẫn đầu, đã hợp tác với David Keith, hiện là giáo sư tại Đại học Chicago, và Joost Vlassak, Giáo sư Kỹ thuật Vật liệu tại SEAS. Công trình của họ đã đặt nền móng cho Rarefied Technologies, một công ty khởi nghiệp tập trung vào việc thúc đẩy nghiên cứu khí quyển thông qua các công nghệ tiên tiến. Công ty này đã được cấp bằng sáng chế cho các đổi mới của họ và đang tiếp tục phát triển công nghệ này. Một phát hiện đáng chú ý từ nghiên cứu là khả năng tạo ra lực nâng lớn hơn cho trọng lượng của thiết bị so với các phương pháp đã được thử nghiệm trước đây, cho phép các thiết bị nhỏ hơn mang theo tải trọng hữu ích đơn giản và liên lạc với mặt đất. Các nhà khoa học ước tính rằng một thiết bị có bán kính 3 cm có thể mang tải trọng 10 miligram. Công nghệ này, lấy cảm hứng từ các nguyên lý quang dẫn đã được khám phá từ thế kỷ 19, hiện đang được hiện thực hóa nhờ những tiến bộ trong công nghệ nano, mở ra một kỷ nguyên mới cho việc khám phá các khu vực khó tiếp cận của khí quyển Trái Đất và các thế giới khác.