La NASA investigará un nuevo tipo de nave que no utiliza combustible sino luz solar para levitar desde la superficie terrestre hasta los límites de la mesosfera, la capa a 80 kilómetros de altura donde la mayoría de los meteoritos se destruyen al llegar a nuestro planeta.
Una vez allí, la nave sería capaz de viajar hacia otros lugares en sentido horizontal.
La NASA desarrollará esta tecnología experimental en colaboración con científicos de la universidad de Pensilvania como parte de su programa de investigación avanzada.
El equipo de ingeniería mecánica del colegio de ingeniería y ciencias aplicadas de la universidad, liderado por el profesor de ingeniería mecánica Dr. Igor Bargatin, ya ha probado esta tecnología con éxito a escala microscópica y ahora se prepara para desarrollar la versión macroscópica. Es decir: lo suficientemente grande como para llevar instrumentos científicos.
En qué consiste
La tecnología desarrollada por el grupo de Bargatin es un mecanismo de levitación y propulsión fotoforética. La fotoféresis es una fuerza sobradamente conocida. Fue descubierta por el físico austriaco Felix Ehrenhaft en la década de 1920. Ehrenhaft, que también hizo importantes contribuciones al conocimiento de los átomos, observó cómo una luz intensa podría hacer mover partículas, bien en el aire o en líquidos.
La fuerza fotoforética, explica el equipo de Bargatin, “surge cuando un sólido se calienta en relación con el gas ambiente a través de la iluminación, induciendo el intercambio de momento entre el sólido y el gas”.
En 2021, Bargatin y su equipo desarrollaron un material ultra-ligero con características nanoscópicas que permitía usar esa fuerza para que que una plancha diminuta levitase sobre la superficie como el monopatín de Volver al futuro.
Aquel artilugio medía poco más de un centímetro y tenía un grosor prácticamente invisible. Estaba formado por una capa de Mylar de 500 nanómetros en la parte superior y una capa inferior de nanotubos de carbono. El invento, según Bargatin, funciona en múltiples presiones atmosféricas, algo que es la clave para poder ser útil para la NASA.
Ssu objetivo es usar esta tecnología para crear pequeñas naves que floten de forma permanente en la cota de 50 a 80 kilómetros sobre el nivel del mar, donde el aire tiene una densidad tan baja que los aviones no pueden volar pero demasiado alta para que los satélites puedan orbitar sin caer a la Tierra. Tampoco pueden enviar globos meteorológicos, que sólo llegan a los 40 kilómetros de altura.
Clave para comprender los misterios de la mesosfera
Esa falta de instrumentos que permitan el estudio prolongado de la mesosfera es precisamente la razón por la que esta capa vital para la Tierra y nuestra supervivencia sigue siendo un misterio apenas comprendido. En la actualidad, sólo puede estudiarse durante unos segundos utilizando pequeños cohetes de sondeo. Los científicos necesitan realizar mediciones para comprenderla mucho mejor.
Según Bargain, con una mayor optimización, unas naves con instrumentos que leviten fotoforéticamente “podrían permanecer en el aire durante períodos prolongados utilizando luz solar durante el día”.
Incluso, dice, podrían volar indefinidamente si el ‘microflyer’ está diseñado para ascender durante el día y descender por la noche. Además, asegura, su aplicación también podrá extenderse al estudio de la atmósfera marciana.
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