นักวิทย์ฯ เปิดตัววิธีสำรวจขอบอวกาศแบบใหม่!
นักวิทยาศาสตร์มักจะเรียก มีโซสเฟียร์ ว่าเป็น “ignorosphere” ซึ่งเป็นบริเวณที่สูงเกินกว่าที่เครื่องบินหรือบอลลูนตรวจอากาศจะสำรวจได้ แต่ก็ต่ำเกินกว่าที่ดาวเทียมจะสำรวจได้ แม้ว่าเทคโนโลยีของเราจะก้าวหน้าไปมากแล้ว แต่เราก็ยังหาวิธีที่เหมาะสมในการตรวจสอบอากาศบริเวณกว้างใหญ่นี้ไม่ได้ ซึ่งอยู่เหนือพื้นผิวโลกประมาณ 60 กิโลเมตร แต่วิศวกรกำลังมุ่งหน้าไปสู่ทางออก ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากสิ่งประดิษฐ์คล้ายของเล่นจากศตวรรษที่ 19
บทความใน Nature ที่ตีพิมพ์ในวันนี้ นำเสนอแนวคิดสำหรับโครงสร้างคล้ายแผ่นดิสก์ที่มีน้ำหนักเบามาก ซึ่งลอยตัวได้ด้วยแสงอาทิตย์ โดยไม่จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิง สร้างจากอลูมิเนียมเซรามิกที่มีฐานโครเมียม อุปกรณ์นี้ลอยอยู่บนโฟโตโฟรีซิส ซึ่งหมายถึง “การเคลื่อนที่ด้วยแสง” อย่างแท้จริง เมื่อแสงแดดส่องกระทบอุปกรณ์ ความแตกต่างของความร้อนและความดันรอบๆ แผ่นดิสก์จะสร้างการไหลของอากาศขึ้นด้านบน ทำให้อุปกรณ์ลอยอยู่ในอากาศ ความแตกต่างของแรงดันทำให้เกิดแรงยกแบบโฟโตโฟเรติก ซึ่งมากพอที่จะทำให้อุปกรณ์ขนาดเล็กเหล่านี้ลอยอยู่ได้
ถึงแม้อุปกรณ์นี้จะได้รับการออกแบบมาเพื่อการสำรวจมีโซสเฟียร์โดยเฉพาะ แต่ฟิสิกส์ที่ขับเคลื่อนการบินของมันสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับภารกิจในอนาคตที่นอกเหนือจากโลกได้อย่างง่ายดาย รวมถึงชั้นบรรยากาศของดาวอังคารที่เบาบางอย่างมาก ตราบใดที่มีแสงแดดเพียงพอ นักวิจัยกล่าว
“โฟโตโฟรีซิสไม่จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิง แบตเตอรี่ หรือเซลล์แสงอาทิตย์ ดังนั้นจึงเป็นกลไกการบินที่ยั่งยืนโดยธรรมชาติ” Ben Schafer ผู้เขียนนำของการศึกษาและนักวิจัยสมทบที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด กล่าวกับ Gizmodo ทางอีเมล “เราสามารถใช้อุปกรณ์เหล่านี้รวบรวมข้อมูลบรรยากาศที่ก้าวล้ำเพื่อประโยชน์ของอุตุนิยมวิทยา ทำการสื่อสารโทรคมนาคม และทำนายสภาพอากาศในอวกาศได้”
แนวคิดเริ่มต้นมีมาตั้งแต่ปี 1873 เมื่อนักฟิสิกส์ วิลเลียม ครูกส์ ประดิษฐ์ radiometer ที่ใช้ประโยชน์จากแสงอาทิตย์ โครงการต่อๆ มาพยายามสร้างต่อยอดจากสิ่งประดิษฐ์ของ Crookes แต่ประสบความสำเร็จอย่างจำกัด ดังที่ Igor Bargatin วิศวกรเครื่องกลแห่งมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย อธิบายไว้ในบทความ News & Views ที่แนบมา (ถึงแม้ว่า Bargatin จะไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาใหม่นี้ แต่ Schafer อ้างถึงงานของเขาว่าเป็นหนึ่งในแรงบันดาลใจหลักสำหรับอุปกรณ์นี้)
อย่างไรก็ตาม Schafer และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้ประโยชน์จากงานก่อนหน้าและความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีนาโนแฟบริเคชั่นสำหรับพิมพ์เขียวของพวกเขา โดยสร้างตัวอย่างของ “สี่เหลี่ยมที่เงางาม บางเฉียบ และมีรูเล็กๆ มาก” ตามที่ Schafer อธิบาย นักวิจัยจากหลายประเทศได้ร่วมมือกันในโครงการนี้ โดยผสมผสานขั้นตอนทางทฤษฎีและการทดลอง โดยปกติแล้ว แรงโฟโตโฟเรติกจะอ่อนเมื่อเทียบกับขนาดและน้ำหนักของวัตถุ ทำให้สังเกตเห็นได้ยาก Schafer อธิบาย
แต่อุปกรณ์ใหม่นี้บางและเล็กมาก – ประมาณครึ่งหนึ่งของขนาดเหรียญเพนนี – ที่แรงโฟโตโฟเรติกนั้นเกินน้ำหนักของมัน ทำให้มันลอยขึ้นได้ เพื่อตรวจสอบความถูกต้องของการคำนวณ ทีมงานได้สร้างห้องแรงดันต่ำในห้องปฏิบัติการเพื่อจำลองสภาพบรรยากาศและแสงแดดของมีโซสเฟียร์ เป็นที่น่าพอใจอย่างยิ่งที่แผ่นดิสก์ขนาดเล็กยังคงลอยอยู่ในอากาศ
Schafer ซึ่งปัจจุบันเป็น CEO ของ Rarefied Technologies กำลังดำเนินการอย่างรวดเร็วเพื่อนำอุปกรณ์เหล่านี้ไปใช้ในเชิงพาณิชย์ ทีมงานของเขาต้องการปรับแต่งองค์ประกอบการผลิตเพื่อให้แผ่นดิสก์สามารถบรรจุเทคโนโลยีการสื่อสารที่สามารถรวบรวมและส่งข้อมูลสภาพอากาศกลับมาได้ Schafer กล่าว “เราวางแผนที่จะใช้อุปกรณ์พาสซีฟที่สามารถติดตามจากระยะไกลด้วย lidar หรือเรดาร์ เพื่อรวบรวมข้อมูลสภาพอากาศในชั้นบรรยากาศตอนบน ซึ่งอาจเข้าสู่ช่วงนำร่องในอีกสองสามปี” เขากล่าว
“หากศักยภาพของเทคโนโลยีนี้สามารถตระหนักได้อย่างเต็มที่ ฝูงหรือแถวของเครื่องบินโฟโตโฟเรติกดังกล่าวสามารถรวบรวมข้อมูลความละเอียดสูงเกี่ยวกับอุณหภูมิ ความดัน องค์ประกอบทางเคมี และพลศาสตร์ของลมของมีโซสเฟียร์ได้” Bargatin กล่าวเสริม “สิ่งที่เริ่มต้นจากความอยากรู้อยากเห็นในยุควิคตอเรียอาจกลายเป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับการสำรวจบริเวณที่เข้าใจยากที่สุดของชั้นบรรยากาศในไม่ช้า”
นักวิทย์ฯ เปิดตัววิธีสำรวจขอบอวกาศแบบใหม่!
การเปิดตัว นักวิทย์ฯ เปิดตัววิธีสำรวจขอบอวกาศแบบใหม่! นี้ ถือเป็นก้าวสำคัญในการทำความเข้าใจชั้นบรรยากาศมีโซสเฟียร์ ซึ่งเป็นพื้นที่ที่เรายังขาดข้อมูลอยู่มาก อุปกรณ์ขนาดเล็กที่ขับเคลื่อนด้วยแสงอาทิตย์นี้ มีศักยภาพในการปฏิวัติวิธีการเก็บข้อมูลสภาพอากาศและการสื่อสารโทรคมนาคมของเรา
ศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงของ นักวิทย์ฯ เปิดตัววิธีสำรวจขอบอวกาศแบบใหม่!
การพัฒนา นักวิทย์ฯ เปิดตัววิธีสำรวจขอบอวกาศแบบใหม่! นี้ ไม่ได้เป็นเพียงแค่ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น แต่ยังเป็นแรงบันดาลใจให้เราคิดค้นเทคโนโลยีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและยั่งยืนมากขึ้น การใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในการขับเคลื่อนอุปกรณ์เหล่านี้ แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการใช้พลังงานสะอาดเพื่อสำรวจและทำความเข้าใจโลกของเรา
เราหวังว่าจะได้เห็นการพัฒนาและใช้งานอุปกรณ์เหล่านี้ในอนาคตอันใกล้นี้ เพื่อให้เราสามารถเก็บข้อมูลสภาพอากาศที่แม่นยำยิ่งขึ้น และทำนายสภาพอากาศในอวกาศได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น นักวิทย์ฯ เปิดตัววิธีสำรวจขอบอวกาศแบบใหม่! เป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของนวัตกรรมที่สามารถเปลี่ยนแปลงโลกของเราได้