ساخت یک دستگاه خورشیدی شناور برای کاوش لایه ‌های بالایی جو زمین

پژوهشگران موفق به ساخت یک دستگاه خورشیدی سبک و دیسک‌مانند شده‌اند که قادر است برای کاوش در لایه مزوسفر جو زمین شناور بماند.

به گزارش تک‌ناک، این دستگاه مفهومی توسط گروهی از پژوهشگران دانشکده مهندسی و علوم کاربردی جان ای. پالسون دانشگاه هاروارد طراحی شده است و می‌تواند آینده تحقیقات اقلیمی، مخابرات و حتی کاوش مریخ را متحول کند.

مزوسفر، نقطه کور علمی

مزوسفر به‌دلیل موقعیت خاص خود، همواره یکی از نقاط کور تحقیقات علمی بوده، چرا که دسترسی به آن با فناوری‌های فعلی دشوار است. این بخش فراتر از توان پرواز بالن‌ها و هواپیماها قرار دارد، اما در عین حال پایین‌تر از مدار ماهواره‌ها است.

شناخت بهتر این لایه جوی می‌تواند باعث پیش‌بینی‌های دقیق‌تر آب‌وهوایی و شبیه‌سازی‌های پیشرفته اقلیمی شود. پژوهشگران باور دارند که این دستگاه‌های خورشیدی می‌توانند به این بخش دور از دسترس جو برسند و داده‌های ارزشمندی برای سنجش‌های علمی جمع‌آوری کنند.

دیوید کیت، یکی از پژوهشگران این پروژه گفت: «این فناوری نسل جدیدی از ابزارهای سبک، خورشیدی و بدون نیاز به موتور را معرفی می‌کند، که برای بررسی لایه‌های بالایی جو زمین طراحی شده‌اند. حتی می‌توان در آینده از آنها برای کاوش در مریخ یا سایر سیارات استفاده کرد.»

فناوری نوین در کاوش جو بالا

ایده اولیه این دستگاه‌ها به سال ۱۸۷۳ بازمی‌گردد، اما پیشرفت‌های اخیر فناوری باعث شده است که نمونه‌هایی بسیار دقیق، سبک و قابل تولید طراحی شوند.

این دستگاه با استفاده از پدیده فوتوفورز (Photophoresis)، شناور می‌ماند؛ یعنی با کمک نور خورشید و تفاوت دمایی در سطح جسم، نیرویی ایجاد می‌شود که آن را در هوا معلق نگه می‌دارد. در فشار پایین مزوسفر، مولکول‌های گاز از سمت گرم جسم با شدت بیشتری برخورد می‌کنند و همین اختلاف، نیرویی پیوسته و بالابرنده تولید می‌کند.

اگرچه این نیرو اغلب بسیار ضعیف است، اما به دلیل وزن کم و اندازه کوچک دستگاه جدید، همین مقدار نیرو برای شناوری آن کافی است و باعث می‌شود که در لایه‌های بالایی جو معلق بماند.

آزمایش دستگاه خورشیدی شناور

محققان برای آزمایش این دستگاه، یک محفظه با فشار پایین طراحی کردند که شرایط مزوسفر را شبیه‌سازی می‌کرد. در این آزمایش، ساختاری به طول ۱ سانتی‌متر توانست در فشار ۲۶.۷ پاسکال، که مشابه فشار هوا در ارتفاع حدود ۶۰ کیلومتری از سطح زمین است، با استفاده از نور لیزر و LED، معادل ۵۵ درصد شدت نور خورشید، در حالت شناور باقی بماند.

کاربردهای آینده دستگاه خورشیدی شناور

این دستگاه‌ها می‌توانند در حوزه‌های متعددی کاربرد داشته باشند، که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• علم اقلیم: حمل حسگرها برای جمع‌آوری داده‌های سرعت باد، فشار و دما در مزوسفر
• مخابرات و دفاع: ایجاد شبکه آنتن‌های شناور برای ارتباطات اضطراری یا نظامی
• کاوش سیاره‌ای: پرواز در جو مریخ یا سیارات دیگر بدون نیاز به سوخت یا باتری

محققان در حال کار روی ادغام سامانه‌های مخابراتی هستند تا این دستگاه‌ها بتوانند داده‌ها را به‌ صورت زنده ارسال کنند. اگر تلاش‌های آنها موفقیت‌آمیز باشد، این فناوری به یک روش پرواز پایدار و پاک تبدیل خواهد شد، چرا که نیازی به سوخت، باتری یا صفحات خورشیدی ندارد.