[ad_1]
نوشته و ویرایش شده توسط مجله ی باماها
آیا میتوانید فکر کنید یک ورقهی فلزی فقط بهوسیلهی نور خورشید در آسمان شناور بشود؟ این چنین ایدهای زیاد تر همانند داستانهای علمیتخیلی به نظر میرسد؛ اما پژوهشگران دقیقاً این چنین چیزی طراحی کردهاند: غشاهای سوراخدار در ابعاد کف دست که میتوانند فقطً با منفعتگیری از اختلاف دما برای جابهجایی غیرفعالانهی هوای اطراف خود، بهطور نامحدود در جو فوقانی زمین شناور بمانند. پژوهشگران امیدوارند نسخههای آتی این «بشقابپرندههای کوچک» بتوانند اثرات تحول اقلیم را در ارتفاعات بالای زمین رصد کنند یا حتی برای کاوش جو مریخ به کار بروند.
روت لیبرمن، فیزیکدان خورشیدی که روی مطرحهای اولیهی فناوری تازه کار کرده، اما در پژوهش تازه شراکت نداشته است، دستاورد پژوهشگران را تحولآفرین میداند. او میگوید: «این غشاها کارآمدترین اجسام پرندهای می باشند که تا بحال با این تاثییر فیزیکی نادر ساخته شدهاند و به نوعی دستگاههای سبز «حرکت دائمی» به شمار میآیند.»
لایه مزوسفر برای ماهوارهها بیشتر از حد متراکم است و برای پرواز هواپیما یا بالن نیز به اندازهی کافی چگال نیست
بن شفر، مهندس مواد در دانشگاه هاروارد و نویسنده مهم پژوهش، به جستوجو روشی می بود تا بتواند مزوسفر را کاوش کند؛ لایهای از جو زمین در ارتفاع ۵۰ تا ۸۰ کیلومتری که به علت سختی دسترسی و نگهداری تجهیزات در آن، به «لایهی نادیده گرفتهشده» مشهور است. مزوسفر برای ماهوارهها بیشتر از حد متراکم است و برای پرواز هواپیما یا بالن نیز به اندازهی کافی چگال نیست. با وجود ناشناختگی، مزوسفر بهگفتن «قناری معدن» تغییرات اقلیمی شناخته میبشود؛ چون ابرهای حاضر در این ناحیهی بسیار سرد، به تغییرات بخار آب و دما زیاد حساساند.
چند سال پیش، تیمی به رهبری ایگور بارگاتین، مهندس مواد در دانشگاه پنسیلوانیا، راهی برای حرکت در مزوسفر با منفعتگیری از یک اتفاقی فیزیکی کمتر شناختهشده به نام «فوتوفورز» یا «حرکت ناشی از نور» نظر داد. این تاثییر که زیاد تر بهعلت رادیومتر کروکس (وسیلهی علمی عجیبی که در آن پرههای فلزی درون حباب شیشهای میچرخند) شناخته میبشود، از نور برای تشکیل اختلاف دما بین دو سوی یک سطح نازک منفعت گیری میکند. در جو رقیق، این اختلاف دما میتواند برای جابهجایی مولکولهای هوا در اطراف سطح و تشکیل نیروی خالص کافی باشد.
در سال ۲۰۲۱، گروه بارگاتین دستگاه کوچکی معارفه کرد که قادر به پرواز فوتوفورتیک می بود؛ اما این پرنده، به پهنای مداد و نازکتر از پلاستیک سلفون، نمیتوانست به اندازهی کافی بلند بشود تا ابزارهای علمی کاربردی را حمل کند.
زیاد تر بخوانید
برای پیشبرد فناوری اولیه، شفر و تیمش دستگاهی ساختند که از دو ورقهی سوراخدار اکسید آلومینیوم راه اندازی شده است. ورقهها با ستونهای ریز به هم متصل خواهد شد و یک طرف آن نور را جذب و طرف دیگر آن را عبور میدهد. این اختلاف دما برای جابهجایی هوای رقیق در ارتفاعات بالا و حتی از بین سوراخهای کوچک دستگاه کافی است و آن را در هوا معلق نگه میدارد. مزوسفر بهطور خاص برای این چنین دستگاههایی مناسب است: نور خورشید کافی برای تشکیل اختلاف دما وجود دارد و تراکم هوا نیز در حد ملزوم است.
تیم پژوهشی با مدلسازی دقیق نیروهای داخل بر دستگاه در مزوسفر، آن را برای حمل بیشترین بار ممکن بهینه کردند؛ کاری که به حرف هایی شفر، از خود طراحی دستگاه دشوارتر می بود. نسخهی بهینهشده برای مزوسفر نزدیک به ۶ سانتیمتر قطر دارد و پژوهشگران محاسبه کردهاند که میتواند در تابستان در عرضهای جغرافیایی قطبی بهطور نامحدود پرواز کند و در شب با منفعت گیری از نور فروسرخ بازتابیده از سطح گرم زمین پایدار بماند. دستگاه در نزدیکی استوا نیز کار میکند؛ اما فقط در طول روز.
دستگاه ابداعی فقط میتواند ۱۰ میلیگرم بار حمل کند؛ چیزی در حد وزن چند دانه شن. اما همین مقدار برای یک سامانه مخابراتی کوچک با آنتن رادیویی و پنل خورشیدی یا حسگری کوچک برای تشخیص تغییرات آبوهوا کفایت میکند. لیبرمن میگوید: «میتوانم ناوگانی جهانی از این دستگاهها را فکر کنم که بهگفتن بخشی از پیشبینیهای روزمره هواشناسی، روزانه چند بار پرتاب خواهد شد.»
دستگاه ابداعی فقط میتواند ۱۰ میلیگرم بار حمل کند
تیم پژوهشی این چنین چشمانداز فرستادن پرندههای کوچکش به مریخ را دارد؛ جایی که جو رقیق آن همانند مزوسفر زمین است. ادوین کایت، ژئوفیزیکدان دانشگاه شیکاگو که در مطالعه نقشی نداشته، میگوید مدارگردهای جاری مریخ نتوانستهاند جو پایینی این سیاره را بهخوبی بازدید کنند. دستههایی از پرندههای فوقسبک میتوانند این شکاف را پر کنند و اطلاعات مداوم از آبوهوای مریخ، شامل شدت باد، بخار آب و دیگر شرایط اقلیمی، مخابره کنند.
یقیناً دستگاه پژوهشگران روی زمین با چالشهایی مواجه است. ماهها پیش، دولت دونالد ترامپ از ناسا خواست چندین مأموریت ماهوارهای را که مزوسفر را برای سنجش نقش گازهای گلخانهای در تغییرات اقلیمی پایش میکردند، متوقف کند. همانند تعداد بسیاری دیگر از دانشمندان که با افت بودجهی پژوهشهای اقلیمی و سیارهای روبه رو شدهاند، شفر نیز به قسمت خصوصی چشم دوخته است. او در سال ۲۰۲۳ شرکتی به نام Rarefied تأسیس کرد که امیدوار است دستگاهها را به مزوسفر زمین بفرستد و آنها را برای اهداف تجاری گسترش دهد.
مطالعه پژوهشگران در ژورنال نیچر انتشار شده است.
دسته بندی مطالب
مقالات کسب وکار
[ad_2]