Новая двигательная установка может поднимать транспортные средства в верхние слои атмосферы Земли.

Иногда трудно вспомнить, что НАСА также занимается исследованиями атмосферы. Хотя космическое агентство США обычно рассматривается как сфера деятельности Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), космическое агентство США также заинтересовано в изучении нашей атмосферы и в технологиях, которые позволяют нам это делать. Таким образом, программа Института передовых концепций НАСА (NIAC) предоставила грант Фазы 1 команде из Университета Пенсильвании для разработки нового типа светового двигателя для сбора данных в труднодоступной атмосфере Земли.

Атмосфера — это часть атмосферы, расположенная на высоте от 50 до 80 км, и она имеет несколько недостатков по сравнению с современными методами разведки. Это слишком высоко для воздушного шара или модели самолета, что делает стандартные методы исследования на большой высоте непрактичными. Это также слишком низко для спутников, чья орбита слишком быстро растворится в относительно густом супе из частиц, что сделает непрактичными и другие типичные платформы для космического зондирования. Единственный способ, которым исследователи смогли исследовать его до сих пор, — это исследовательские ракеты, которые пересекают его всего несколько минут, прежде чем вернуться на Землю.

Введите новые технологии из лаборатории доктора Игоря Баргатина, профессора машиностроения Пенсильванского университета. Технология использует явление, известное как фотолевитация, чтобы плавать в устройствах, просто поражая их светом.

Эта технология движения может выглядеть похожей на ту, что используется в солнечном парусе, но тонкие слои фольги, используемые в солнечных парусах, умрут ужасной смертью в атмосфере Земли. Фотогальванический эффект, известный уже почти столетие, использует нагрев твердого тела по сравнению с окружающим газом в качестве подъемной силы. Как говорится в пресс-релизе д-ра Баргатина на веб-сайте NIAC, « [photophoretic] Эта сила создает подъемную силу в структурах, которые поглощают свет снизу и остаются холодными сверху».

Вековой вклад лаборатории доктора Баргатина в эту науку является первой крупномасштабной демонстрацией системы, использующей эту технологию. Все предыдущие попытки были в микрометровом масштабе, поскольку подъемная сила необычно слаба, что затрудняет приложение какой-либо значительной подъемной силы к любому грузу, к которому он может быть прикреплен.

Конструкция лаборатории в значительной степени зависит от давления, при котором работают ее пластины, и так уж получилось, что атмосфера с давлением в диапазоне от 1 до 100 Па попадает как раз в золотую середину, где движение левитации наиболее эффективно, создавая достаточно поднять, чтобы удерживать в воздухе зонд сантиметрового размера, потенциально это было бы неопределенно долго. Даже имея всего несколько сантиметров, на этой платформе можно разместить множество миниатюрных датчиков для передачи данных, ранее доступных только исследовательским ракетам.

На самом деле, эти точные значения могут оставаться высокими на неопределенный срок, если технология будет модифицирована для использования солнечной энергии и имеет цикл день/ночь, когда она будет переключаться с повышения днем ​​на снижение ночью. Доктор Баргатин и его команда также считают, что технологию можно немного изменить, чтобы обеспечить горизонтальную тягу, позволяющую сенсорной платформе перемещаться в любую точку атмосферы, используя только свет в качестве источника тяги.

Как и в случае со всеми грантами NIAC, эта технология все еще находится на очень ранней стадии, и предстоит еще долгий путь, прежде чем какая-либо миссия по доставке полезной нагрузки отправится в среднюю атмосферу. Тем не менее, с уже завершенным и недавно опубликованным доказательством концепции, кажется вероятным, что этот новый тип двигательной технологии вскоре может получить свое время на солнце.

Учить больше:
НАСА/UPenn — Photothrust позволяет исследовать мезосферу
Азади и др. Управляемый полет наноструктурированных тонких пленок для ближнего космического полета на солнечной энергии
Юта — Какая атмосфера?
Юта — Состав атмосферы Земли
Юта — Знаете ли вы, что атмосфера Земли простирается за орбиту Луны?

Основное изображение: |
Принципиальная схема фотосенсорной системы.
Кредит — Игорь Баргатин