У верхніх шарах атмосфери Землі, на висоті від 50 до 100 кілометрів, існує зона, яку вчені називають майже «недосяжною». Вона лежить над межами для літаків і метеозондів, але надто низько для супутників. Саме тут, у мезосфері, приховані дані, здатні суттєво покращити прогнози погоди й підвищити точність кліматичних моделей. Довгий час цей «білий простір» лишався недоступним, але команда з Гарвардської школи інженерії та прикладних наук і Чиказького університету запропонувала оригінальний спосіб його дослідження.
Вчені створили ультралегкі літальні апарати, які можуть підніматися у верхні шари атмосфери, використовуючи лише енергію сонячного світла. Основою цього прориву став маловідомий фізичний ефект — фотофорез. Він виникає тоді, коли газові молекули відбиваються від нагрітої поверхні сильніше, ніж від холодної, створюючи мікроскопічний поштовх. У звичайних умовах ця сила занадто слабка, щоб підняти навіть найменший предмет. Проте в умовах низького тиску мезосфери вона здатна забезпечити стійку підйомну силу.
Команда виготовила надтонкі структури з керамічного оксиду алюмінію, одну сторону яких покрили шаром хрому для поглинання світла. Різниця температур між сторонами породжує силу, достатню для компенсації гравітації. Експерименти у спеціальній низькотиcковій камері довели, що такі «флаєри» справді можуть левітувати в умовах, подібних до верхньої атмосфери. Один із прототипів, завширшки лише сантиметр, утримувався у повітрі за освітленості, еквівалентної половині сонячного світла на висоті близько 60 кілометрів.
Технологія стала можливою завдяки проривам у нанофабрикації, які дозволяють створювати надлегкі та водночас міцні матеріали з точно контрольованою товщиною й структурою. Вчені наголошують, що наступним кроком стане інтеграція сенсорів та систем зв’язку, які дадуть змогу передавати дані в реальному часі.
Перспективи відкриваються значні. Флотилії таких апаратів зможуть збирати інформацію про швидкість вітру, температуру й тиск у мезосфері, покращуючи прогнози та кліматичні розрахунки. Їх також можна буде застосовувати для резервних комунікаційних мереж чи навіть оборонних завдань, створюючи дешеву альтернативу супутникам. А ще ця технологія може стати ключем до майбутніх досліджень атмосфери Марса, яка за своїми властивостями нагадує земну мезосферу.
Дослідники підкреслюють, що вперше з’явився апарат, здатний пасивно та стабільно літати у «забороненій зоні» атмосфери. Це відкриває перед фізикою й атмосферними науками нову, майже незвідану територію.