Левитация перестала быть фантастикой: в России создали корабль будущего

Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук, Чикагского университета и ряда научных центров представили технологию, которая способна революционизировать атмосферные исследования, сообщает Nature.

Им удалось создать сверхлёгкие наноструктуры, поднимающиеся в воздух за счёт энергии солнечного света. Этот эффект основан на явлении фотофореза — физическом процессе, при котором молекулы газа в условиях низкого давления активнее отталкиваются от нагретой поверхности объекта, создавая подъёмную силу.

Особый интерес технология представляет для изучения мезосферы — слоя атмосферы на высоте от 50 до 90 километров. Этот диапазон считается "белым пятном" для науки: самолёты и воздушные шары туда не достигают, а спутники пролетают значительно выше.

Возможность долговременного пребывания исследовательских устройств в мезосфере позволит собирать данные о температуре, давлении и ветровых потоках, что критически важно для точности климатических моделей и прогнозов погоды.

Наноструктуры представляют собой тонкие мембраны из керамического оксида алюминия, покрытые слоем хрома. Под действием солнечного света нижний слой нагревается сильнее верхнего, и возникающая разница температур создаёт подъёмную силу, достаточную для преодоления веса конструкции. Благодаря нанотехнологиям удалось сделать мембраны настолько лёгкими, что фотофоретический эффект способен поднимать их в воздух.

Для проверки гипотезы использовалась вакуумная камера, воспроизводившая условия на высоте около 90 километров. При низком давлении и частичной освещённости устройства успешно поднимались, подтверждая работоспособность метода. Это первый случай, когда удалось заставить крупные фотофоретические структуры летать в условиях, приближённых к реальным атмосферным.

Перспективы применения новой технологии обширны. Такие устройства могут быть оснащены датчиками и выполнять роль исследовательских зондов, фиксирующих состояние мезосферы. Кроме того, их рассматривают как альтернативу спутниковым системам связи: находясь ближе к Земле, они смогут обеспечивать передачу данных с более высокой скоростью. Исследователи уже работают над интеграцией коммуникационного оборудования в эти миниатюрные "воздушные корабли".

По мнению учёных, открытие открывает перед прикладной физикой совершенно новые горизонты: впервые появляется возможность исследовать атмосферную область, которая до сих пор оставалась почти недоступной.