Perangkat kecil yang didorong oleh sinar matahari dapat menjelajahi daerah misterius atmosfer Bumi
Perangkat pelebaran diri yang didorong oleh sinar matahari telah diuji untuk pertama kalinya dalam kondisi hampir vakum yang mirip dengan yang ada di atmosfer atas Bumi, membuka jalan bagi revolusi dalam sains atmosfer.
Membran kecil dan ringan – yang terbuat dari aluminium oksida dan lapisan kromium – memanfaatkan fenomena yang dikenal sebagai fotoforesis, yang terjadi ketika satu sisi irisan bahan tipis menjadi lebih hangat daripada yang lain. Saat molekul gas memantul dari sisi yang lebih hangat, mereka mendorong membran ke atas. Namun, efeknya sangat lemah dan dengan demikian dapat diamati hanya di lingkungan yang sangat rendah, seperti yang dekat tepi ruang.
Dalam percobaan terbaru, yang dijelaskan dalam makalah yang diterbitkan 13 Agustus di jurnal Alampara peneliti membuat bintik-bintik 0,4 inci (1 sentimeter) melayang di ruang vakum ketika terkena cahaya sekitar 55% sama kuatnya dengan sinar matahari alami.
“Itu hasil besar yang menunjukkan bahwa ini benar -benar akan bekerja dalam kondisi yang sama yang Anda miliki di atmosfer atas,” kata Ben Schafer, penulis utama makalah dan seorang peneliti di Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (Seas).
“Kami sedang berbicara [about a] Wilayah atmosfer yang kadang -kadang disebut Ignorosphere, karena tidak ada yang bisa terbang ke sana. Mampu mengirim sesuatu di luar sana akan memungkinkan kami untuk mengambil data yang jauh lebih tepat daripada yang kami bisa, “katanya kepada Space.com.
Terkait: 'Ignorosphere' Bumi yang sulit dipahami bisa memberi cahaya baru pada auroras
Ignorosphere termasuk mesosfer – lapisan Atmosfer bumi di ketinggian antara 30 dan 53 mil (50 hingga 85 kilometer) – ditambah bagian termosfer hingga ketinggian 100 mil (160 km). Ignorosphere terlalu tinggi untuk dijangkau oleh pesawat tetapi terlalu rendah untuk instrumen di papan satelit orbit rendah-bumi untuk dicicipi. Sensor yang ditempatkan pada roket yang terdengar membuat pengukuran sesekali di wilayah tersebut, tetapi sebagian besar proses yang terjadi ada sedikit dipahami.
Ignorosphere membentuk batas antara kafan gas bumi dan ruang angkasa. Kapan Ejeksi massa koronal – Pengusiran besar -besaran plasma yang bermuatan dari matahari – menghantam bumi, mereka menyimpan sebagian besar energi mereka di Ignorosphere. Cahaya auroral terjadi pada ketidaktahuan, dan begitu juga pertukaran energik yang mengarah pada badai geomagnetik yang dapat merobohkan jaringan listrik dan membuang satelit dari orbitnya. Ketinggian yang belum dijelajahi ini juga merupakan tempat satelit terbakar selama masuk kembali dan di mana polusi udara diproduksi selama insinerasi mereka menumpuk.
“Mendapatkan data yang akurat dari wilayah ini tentang angin, suhu, tekanan, dll. Akan benar -benar meningkatkan keakuratan model iklim global yang ada,” kata Schafer. “Itu akan mengisi celah yang kita miliki.”
Shafer dan rekannya Angela Feldhaus memisahkan sebuah perusahaan dari Harvard Seas yang disebut Rarefied Technologies. Tujuan dari startup adalah untuk melakukan eksperimen atmosfer yang realistis dengan perangkat seperti itu dengan harapan mengkomersialkannya.
Untuk mengangkat sensor dan antena miniatur ke dalam ketidakmampuan, membran harus agak lebih besar, sekitar 2,4 inci (6 cm) lebar. “Itu akan menjadi disk yang bisa loteng sekitar 10 miligram [0.0004 ounce] Ke dekat ruang angkasa, “kata Schafer.
Perangkat akan dilepaskan dari balon stratosfer sekitar 30 mil (50 km) di atas Bumi. Dari sana, mereka akan maju ke ketinggian hingga 60 mil (100 km), di mana mereka akan tetap di siang hari. Pada malam hari, perangkat akan tenggelam di atmosfer, tetapi jika mereka cukup ringan, tidak akan jatuh jauh kembali ke bumi dan akan bangkit kembali setelah matahari terbit, Schafer menjelaskan.
Para peneliti ingin fokus pada peningkatan materi dan strukturnya untuk mengurangi bobotnya, yang akan memungkinkan perangkat yang lebih besar.
Membangun ide -ide sebelumnya
Fotoforesis ditemukan pada abad ke -19 tetapi sebagian besar tetap diabaikan sampai saat ini. Kemajuan dalam ilmu material dan teknologi nanofabrikasi dalam beberapa dekade terakhir akhirnya memungkinkan untuk merenungkan aplikasi praktisnya.
Schafer dan rekan -rekannya terinspirasi oleh a Kertas Teoritis Oleh David Keith, saat itu seorang profesor fisika terapan di laut dan sekarang di University of Chicago. Keith mengusulkan bahwa membran reflektif yang ditenagai oleh fotoforesis dapat digunakan sebagai intervensi geoengineering untuk mengurangi suhu bumi jika dunia gagal mengandung Perubahan Iklim dengan mengurangi emisi karbonnya.
Keith mengawasi pekerjaan Schafer hingga 2023.
“Ini adalah pertama kalinya siapa pun menunjukkan bahwa Anda dapat membangun struktur fotoforetik yang lebih besar dan benar -benar membuat mereka terbang di atmosfer,” kata Keith dalam a penyataan. “Ini membuka kelas perangkat yang sama sekali baru: salah satu yang pasif, bertenaga sinar matahari, dan secara unik cocok untuk menjelajahi atmosfer atas kita.”
Schafer berpikir teknologinya dapat menemukan banyak kegunaan. Itu bisa membantu mempelajari suasana tipis Mars atau bahkan bersaing Starlink Satellite Broadband Megaconstellations SpaceX.
“Jika Anda menempatkan paket komunikasi kecil di atas kapal-hal ini dan memasukkannya ke dalam mesosphere, Anda sebenarnya dapat menyaingi laju data konstelasi orbit rendah,” kata Schafer.
Dia mengakui bahwa perangkat tersebut harus menjadi sedikit lebih ringan dan lebih besar untuk menjadi tuan rumah muatan komunikasi yang cukup besar dan unit navigasi untuk mempertahankan posisi yang stabil di atas bintik-bintik tetap di Bumi.
