Lo más parecido a la levitación es la fotoforesis o propulsión impulsada por luz solar, pero los objetos tiene que ser pequeños y extremadamente ligeros, como los creados por un equipo de investigadores que ven a estas estructuras posibles futuras aplicaciones en meteorología, comunicaciones o la exploración de Marte.
Un equipo encabezado por el Harvard SEAS (EE.UU.) probó y validó unas estructuras nanofabricadas ligeras que pueden flotar pasivamente en la mesosfera, a unos 72 kilómetros sobre la superficie terrestre, según un estudio que publica hoy Nature.
Los dispositivos levitan mediante fotoforesis, que se produce en condiciones de baja presión como las de la mesosfera, una zona poco estudiada de la atmósfera y ubicada entre 50 y 100 kilómetros sobre la superficie terrestre.
La mesosfera está demasiado alta para los aviones y los globos meteorológicos y demasiado baja para los satélites, por lo que es difícil de monitorizar con la tecnología actual.
El equipo ha estudiado la fotoforesis, que capaz de hacer flotar objetos muy ligeros cuando se les ilumina con luz. Este fenómeno se produce cuando las moléculas de gas rebotan con más fuerza en el lado cálido de un objeto que en el lado frío, creando un impulso y una elevación continuos.
Sin embargo, este fenómeno suele ser tan débil en relación con el tamaño y el peso del objeto sobre el que actúa que normalmente no se nota, por lo que sería necesario fabricar estructuras tan ligeras que la fuerza fotoforética fuera mayor que su peso y vuelen.
Esto es lo logrado por el equipo, que diseñó y construyó un tipo de estructura voladora compuesta por dos membranas delgadas y perforadas, a partir de alúmina cerámica, con una capa de cromo en la parte inferior para absorber la luz solar, conectadas por pequeños soportes verticales.
Mediante una combinación de modelos informáticos y experimentos de laboratorio para optimizar las fuerzas fotoforéticas, crearon un disco de 1 centímetro de ancho.
Esta estructura es capaz de levitar a una presión atmosférica de 26,7 pascales cuando se expone a una luz con solo el 55 % de la intensidad de la luz solar. Esta condición de presión simula lo que se encuentra a 60 kilómetros sobre la superficie de la Tierra.
Además, propusieron una versión de 3 centímetros de ancho que, según los modelos informáticos, podría transportar a una altitud de 75 kilómetros durante el día una carga útil de 10 miligramos, lo suficiente para soportar un pequeño sistema de comunicaciones con una antena de radiofrecuencia, una célula solar y circuitos integrados.
El equipo trabaja ahora en métodos para incorporar cargas útiles funcionales en los dispositivos y el siguiente paso es que integren comunicaciones para que pueda transmitir datos en tiempo real durante el vuelo.
El equipo prevé diversas posibles aplicaciones para el dispositivo, especialmente en el ámbito de la ciencia climática, pues equipado con sensores ligeros podría recopilar datos como la velocidad del viento, la presión y la temperatura de la mesosfera.
Otras aplicaciones potenciales incluyen las telecomunicaciones para escenarios de defensa y respuesta a emergencias. Además, como la atmósfera superior de la Tierra comparte características clave con la de Marte, podría facilitar nuevos modos de exploración planetaria y comunicación en ese entorno.