Un nuevo sistema de propulsión puede hacer levitar vehículos en la atmósfera superior de la Tierra

A veces es difícil recordar que la NASA también realiza investigaciones atmosféricas. Si bien normalmente se considera la provincia de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA), la agencia espacial de EE. UU. también tiene interés en explorar nuestra atmósfera y las tecnologías que nos permiten hacerlo. Como tal, el programa del Instituto de Conceptos Avanzados (NIAC) de la NASA otorgó una subvención de Fase I a un equipo de la Universidad de Pensilvania para desarrollar un nuevo tipo de propulsión utilizando solo luz para recopilar datos en la mesosfera de la Tierra, que es un desafío para explorar.

La mesosfera es la parte de la atmósfera que oscila entre 50 km y 80 km y tiene varias desventajas para las tecnologías de exploración actuales. Es demasiado alto para que lo alcancen los globos o los aviones típicos, lo que hace que las tecnologías estándar de exploración a gran altitud no sean prácticas. También es demasiado bajo para los satélites, ya que su órbita se degradaría muy rápidamente en su sopa de moléculas relativamente espesa, lo que haría que la otra plataforma de detección espacial típica tampoco fuera práctica. La única forma en que los investigadores han logrado explorarlo hasta ahora es a través de cohetes de investigación que solo lo atraviesan durante unos minutos antes de volver a caer a la Tierra.

Introduzca la nueva tecnología del Dr. Igor Bargatin, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Pensilvania. La tecnología aprovecha un fenómeno conocido como levitación fotoforética para hacer flotar dispositivos simplemente al iluminarlos.

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Esta tecnología de propulsión puede sonar similar a la utilizada en una vela solar, pero las delicadas capas de papel de aluminio utilizadas en las velas solares morirían horriblemente en la atmósfera terrestre. El efecto fotoforético, conocido desde hace casi un siglo, utiliza el calentamiento de un sólido en comparación con el gas ambiental como fuerza de sustentación. Tal como se indica en el comunicado de prensa del Dr. Negociación en el sitio web de NIAC, “A [photophoretic] la fuerza crea sustentación en estructuras que absorben la luz en la parte inferior pero permanecen frías en la parte superior”.

La contribución del laboratorio del Dr. La ganga de esta ciencia centenaria es hacer la primera demostración a macroescala de un sistema utilizando esta tecnología. Todos los intentos anteriores han sido en la escala micrométrica, ya que la fuerza de sustentación es extraordinariamente débil, lo que dificulta ejercer una fuerza de sustentación significativa en cualquier carga útil a la que pueda estar unida.

El diseño del laboratorio depende mucho de la presión a la que operan sus placas, y resulta que la mesosfera, cuya presión oscila entre 1 y 100 pascales, alcanza el punto justo donde la acción de elevación es más efectiva, creando suficiente elevación para mantener una sonda en movimiento escala centimétrica en el aire, potencialmente indefinidamente. Incluso con solo unos pocos centímetros de largo, hay muchos sensores miniaturizados que podrían colocarse en esta plataforma para transmitir datos a los que anteriormente solo podían acceder los cohetes de investigación.

De hecho, estos microvoladores podrían permanecer en el aire indefinidamente si la tecnología se modificara para usar energía solar y tuviera un ciclo día/noche en el que pasaría de ascender durante el día a descender durante la noche. el medico Bargatin y su equipo también creen que la tecnología podría modificarse ligeramente para permitir el empuje horizontal, lo que permitiría que la plataforma de detección viaje a cualquier punto de la mesosfera utilizando solo la luz como fuente de propulsión.

Al igual que con todas las subvenciones de NIAC, esta tecnología aún se encuentra en las primeras etapas y todavía queda un largo camino por recorrer para que cualquier misión con una carga útil flote en la mesosfera. Sin embargo, con la prueba de concepto ya completada y publicada recientemente, parece probable que este nuevo tipo de tecnología de propulsión pronto llegue al sol.

Saber mas:
NASA/UPenn – Propulsión fotoforética que permite la exploración de la mesosfera
Azadi et al. – Levitación controlada de películas delgadas nanoestructuradas para vuelos espaciales cercanos con energía solar
UTAH- ¿Qué es la atmósfera?
UTAH- Composición de la atmósfera terrestre
UTAH- ¿Sabías que la atmósfera de la Tierra se extiende más allá de la órbita de la Luna?

Imagen Principal:|
Diagrama de sistema de un sistema de sensor fotoforético.
Crédito – Igor Bargatin