Planeadores fotoforéticos, en la frontera del espacio
AERONÁUTICA / ASTRONÁUTICA.
Las aeronaves pueden circular por la atmósfera de la Tierra, y los satélites por el espacio exterior cercano a esta.
Sin embargo, a una altitud de entre 50 y 100 kilómetros sobre la superficie terrestre, se encuentra una zona que, en cierto sentido, es tierra de nadie. Se trata de la mesosfera. Está demasiado alta para aviones y globos meteorológicos, y demasiado baja para satélites. Debido a ello, resulta casi imposible estudiarla y vigilarla debidamente con tecnología convencional, una lástima porque conocer lo bastante bien esta capa de la atmósfera permitiría mejorar la precisión de los pronósticos meteorológicos y de los modelos climáticos.
Perfil típico de misión con planeadores fotoforéticos. Desde un globo a gran altitud, son liberados. Ascienden hasta más arriba. Se mantienen flotando gracias al efecto fotoforético, y pueden desplazarse aprovechando vientos horizontales. Mediante satélites equipados con un sistema láser de tipo LIDAR, se rastrea la evolución del enjambre y a partir de ello se deducen las condiciones reinantes en la zona. Imagen: Benjamin Schafer.
Un equipo encabezado por Benjamin Schafer, de la empresa Rarified Technologies Inc. en Estados Unidos y antes en la Universidad Harvard, también de Estados Unidos, ideó y ha estado perfeccionando un novedoso modo de volar por esta zona inexplorada que en muchos aspectos ejerce de frontera del espacio: estructuras voladoras tremendamente ligeras que pueden flotar sin necesidad de motor, valiéndose únicamente de la luz solar. La clave es un exótico fenómeno físico llamado fotoforesis. Schafer y sus colegas lo han estudiado y han probado a aprovecharlo para hacer levitar objetos muy ligeros al iluminarlos.
El mecanismo concreto sobre el cual el equipo ha trabajado, opera cuando las moléculas de gas rebotan con mayor fuerza en el lado cálido de un objeto que en el lado frío, lo cual crea un impulso y una sustentación continuos. Este efecto solo ocurre en un ambiente con muy baja presión atmosférica, que es precisamente el que hay en la mesosfera. Fabricando el recubrimiento de la cara inferior del microplaneador con un material que absorba mucha luz solar y en consecuencia se caliente, y la superior con un material de conducta opuesta, se consigue que la diferencia de calor entre las superficies superior e inferior active una fuerza de sustentación fotoforética que supera a la fuerza ejercida por el peso de la estructura.
Este fenómeno suele ser tan débil en relación con el tamaño y el peso del objeto sobre el que actúa que en nuestro entorno cotidiano no lo notamos. Sin embargo, Schafer y sus colegas han conseguido que sus estructuras sean tan ligeras que, en un ambiente adecuado la fuerza fotoforética es mayor que la ejercida por su peso, por lo que el resultado neto es que las estructuras vuelan sin una fuente de propulsión propia, ascendiendo hasta una altitud muy superior a aquella en la que se les suelta.
Los minúsculos planeadores fotoforéticos diseñados por el equipo de Schafer son capaces de flotar durante meses a altitudes controladas y pueden ser rastreados de forma remota mediante radar o mediante láser LIDAR desde satélite.
¿Cómo sería una misión mediante tan singulares vehículos? En una misión típica, miles de estos minúsculos planeadores fotoforéticos serían soltados desde un globo a unos 30 kilómetros de altitud, aunque también podría hacerse mediante un cohete. Una vez liberados, los planeadores ascenderían hasta su altitud de trabajo, situada a entre 90 y 100 kilómetros, que corresponde a la ionosfera inferior. Alcanzarían su destino de manera totalmente autónoma. Esto se conseguiría mediante los citados recubrimientos y además mediante la geometría especial que se le da a su forma.
Mediante satélite equipado con láser LIDAR, se rastrearían los desplazamientos de estos planeadores a lo largo de su vida útil, de cómo mínimo un mes. Las trayectorias de estos planeadores permitirían cartografiar de manera continua la cizalladura del viento a altitud extrema, los gradientes térmicos y los perfiles de presión atmosférica, con resolución por debajo del kilómetro y una cadencia horaria.
Los microplaneadores están diseñados para desintegrarse de forma segura al final de su vida útil y son compatibles con técnicas convencionales de fabricación industrial.
En 2026, la evaluación por parte de la NASA de estos singulares planeadores fotoforéticos para investigar la frontera del espacio ha entrado en una nueva fase, y podrían destinarse más fondos al desarrollo de esta tecnología.
Por: Redacción.
Sitio Fuente: NCYT de Amazings