Científicos han ideado una solución innovadora para estudiar la mesosfera, una región atmosférica de difícil acceso conocida como la 'ignorosfera'. Han propuesto el desarrollo de pequeñas naves en forma de disco, ultraligeras y sin motor, que levitarían utilizando únicamente la energía de la luz solar. Este avance podría revolucionar la recopilación de datos climáticos y atmosféricos en esta zona inexplorada de la Tierra.
Entre la estratosfera y la termosfera existe una región conocida como la mesosfera. En su parte superior, a unos 70 kilómetros de altura, se encuentra una zona inexplorada apodada humorísticamente como la 'ignorosfera'. Esta área es extremadamente difícil de estudiar debido a un problema físico: la densidad del aire es demasiado baja para que un avión o globo se mantenga a flote, pero a la vez es suficiente para frenar y hacer caer a cualquier satélite. Hasta ahora, las mediciones se han limitado a distancias o a través de cohetes sonda con tiempos de operación muy cortos.
Sin embargo, un estudio publicado en Nature ha propuesto una solución ingeniosa: aprovechar la escasez de aire para crear una 'nave' capaz de flotar, utilizando la luz del Sol como combustible.
En dos artículos, un grupo de investigadores ha presentado la idea de objetos voladores con forma de disco. Estas estructuras, de apenas unos centímetros, serían ultraligeras y carecerían de piezas móviles. Su única fuente de energía sería la luz solar, permitiéndoles levitar sin necesidad de un motor.
Aunque su tamaño es mínimo, los cálculos del equipo sugieren que un disco de ese diámetro podría transportar hasta 10 miligramos, suficiente para una pequeña célula solar que alimente un sistema de sensores y comunicación para enviar datos a la Tierra. Las simulaciones también indican que este dispositivo podría mantenerse estable durante un día completo a 75 kilómetros de altura.
El 'truco' detrás de esta levitación se denomina Fotoforesis, que literalmente significa ser transportado por la luz. El secreto de esta levitación por luz solar radica en un diseño de doble disco que incluye:
- Dos láminas muy finas de cerámica y cromo, separadas por una cámara de aire y unidas por pequeños pilares.
- Miles de agujeros microscópicos que atraviesan ambas láminas.
- Una capa superior que permite el paso de la luz y una cara inferior que la absorbe.
Cuando el Sol incide sobre el disco, la cara inferior se calienta más que la superior. Esto provoca que las moléculas de gas reboten contra la cara inferior, dirigiéndose hacia la cara superior más fría. Además, las moléculas se filtran por los poros desde el lado superior frío hacia el inferior en un proceso llamado 'transpiración térmica'. El resultado es una diferencia de presión entre las dos caras que empuja el disco hacia arriba.
La fuerza de empuje es minúscula, pero debido a las muy bajas presiones de aire en esa zona y al peso insignificante de la estructura, la micronave podría mantenerse flotando en la ignorosfera. Las técnicas de nanofabricación actuales permitirían crear el aparato, aunque por el momento las pruebas se limitan al laboratorio.
El equipo probó una estructura de un centímetro de ancho en una cámara con una presión de 26,7 pascales (aproximadamente un 0,026% de la presión a nivel del mar). Al apuntar un láser que imitaba la intensidad media de la luz solar, la estructura logró levitar. Esta es la única prueba realizada; todo lo demás, como la capacidad de carga de 10 mg a 75 km de altura, se basa en cálculos y simulaciones.
Si esta tecnología se logra perfeccionar, permitiría estudiar el clima y la meteorología en una capa atmosférica apenas medida, observar la Tierra en rangos de luz no visibles e incluso explorar Marte, cuya atmósfera cercana al suelo es similar a la de la alta mesosfera. No obstante, existen desafíos importantes por resolver. Se desconoce cuánto tiempo resistirían los discos a esas alturas, donde la presión y la luz varían considerablemente. Tampoco se sabe si serían dispositivos recuperables o si se perderían tras su lanzamiento, y si sería posible construir estructuras de varios metros capaces de transportar cargas mayores.
La teoría, y parte de la práctica, ya están establecidas. Una startup llamada Rarefied Technologies ha mostrado interés en esta tecnología para convertirla en un producto. Rarefied ha avanzado y afirmó que demostrarían vuelos fotoforéticos este año. Además, la NASA, junto con Rarefied, publicó un artículo en julio de este año detallando estructuras ligeras que utilizarían la luz solar para mantenerse suspendidas durante meses a alturas entre 30 y 100 kilómetros. La idea es que estas estructuras cuenten con sensores que puedan ser rastreados desde satélites, con el objetivo de medir el viento, la temperatura y la presión en esa zona. Sin embargo, la NASA no espera que regresen, ya que los diseñarían para que se desintegraran al final de su vida útil.
