Đột phá từ Harvard: Thiết bị bay mini “lơ lửng bằng ánh sáng”

Trong một bước đột phá lớn, một nhóm nghiên cứu do Harvard dẫn đầu đã thành công trong việc làm một thiết bị nhỏ bay lơ lửng chỉ bằng ánh sáng. Đây là một bước tiến quan trọng trong công nghệ bay quang học (photophoretic flight), có thể mở đường cho việc triển khai hàng loạt cảm biến công suất thấp để khám phá tầng khí quyển trên cao.

Thiết bị bay quang học: Vận hành nhờ ánh sáng mặt trời, khám phá “ignorosphere”

Một nhóm các nhà nghiên cứu, dẫn đầu bởi nhà vật lý Harvard Ben C. Schafer, đã phát triển và thử nghiệm một thiết bị bay nhỏ chạy bằng năng lượng mặt trời. Sự phát triển mới này được công bố vào ngày 13 tháng 8 trên tạp chí Nature. Nó có thể cung cấp một phương tiện để khám phá tầng trung lưu (mesosphere) của khí quyển Trái đất, một khu vực bí ẩn và chưa được khám phá nhiều.

Thiết bị được thiết kế để hoạt động trong tầng trung lưu – một khu vực nằm giữa 50 và 85 km, được mệnh danh là “ignorosphere” (tầng không biết), vì nó quá cao đối với máy bay và khinh khí cầu, nhưng lại quá thấp đối với vệ tinh. Thiết bị này tận dụng hiệu ứng quang nhiệt (photophoretics), với lực đẩy được cung cấp bởi ánh sáng.

Thiết bị bao gồm hai lớp vật liệu được đục lỗ bất đối xứng. Trong không khí loãng của tầng trung lưu, ánh sáng mặt trời đi qua lớp trên và làm nóng lớp dưới. Các phân tử khí chạm vào bề mặt này sẽ bật ra với động lượng tăng thêm, tạo ra một lực đẩy hướng lên khiến thiết bị bay lơ lửng.

Cảm biến khí hậu và khám phá sao Hỏa

Trong một thử nghiệm chứng minh ý tưởng, nhóm đã thành công làm một cấu trúc rộng 1cm bay lơ lửng trong một buồng áp suất thấp bằng cách sử dụng ánh sáng với cường độ khoảng 55% so với ánh sáng mặt trời thực tế, chứng minh hiệu quả của thiết kế.

Nhóm nghiên cứu cũng đã thiết kế một đĩa bay có đường kính 6cm, được dự đoán có thể bay ở độ cao 75km trong khi mang một tải trọng 10 milligram – đủ cho một cảm biến nhỏ hoặc gói liên lạc. Khả năng này có thể được sử dụng để cảm biến khí hậu ở độ cao lớn và cho việc khám phá khí quyển của một hành tinh như sao Hỏa.