Ilustração de um disco de levitação movido a energia solar
Schaefer et al. natureza
Um disco do tamanho de uma unha flutuando à luz do sol poderá um dia transportar sensores pelas regiões mais finas e frias da atmosfera. Ao voar mais alto do que aeronaves comerciais ou balões meteorológicos, esses enxames poderiam revelar novos insights sobre as mudanças climáticas e os padrões climáticos da Terra.
Os dispositivos de levitação utilizam um fenômeno chamado fotoforese. Foi descoberto pela primeira vez há mais de 150 anos, quando o químico William Crookes inventou o radiômetro, um dispositivo com lâminas brancas e pretas que girava quando exposto à luz solar. Isso acontece porque as pás absorvem luz e emitem calor, o que aumenta o momento das moléculas de gás ao redor das pás. Como o lado preto da lâmina é mais quente que o lado branco, mais impulso é transferido para o gás, forçando o ar a fluir em uma direção com força suficiente para girar a lâmina.
“Aplicamos esta parte obscura da física a algo que pode realmente afetar muitas pessoas, e isso nos ajudou a entender melhor como coisas como o tempo e o clima evoluem ao longo do tempo”, diz ele. Ben Shafer na Universidade de Harvard.
Para desenvolver o disco de levitação, Schaefer e seus colegas criaram um dispositivo de um centímetro de largura feito de duas folhas de óxido de alumínio preenchidas com orifícios em microescala. Quando exposta à luz, a folha inferior, que contém camadas alternadas de cromo e óxido de alumínio, aquece mais do que a folha superior, como os lados pretos de uma lâmina de radiômetro. Isso também criou um fluxo de ar direcional, mas para cima e não para os lados.
Essa força de elevação fez com que o dispositivo levitasse sob LED branco e luz laser ajustada em uma intensidade igual a cerca de 50% da luz solar natural. Esta é uma melhoria em relação a outros geradores solares que requerem uma intensidade de luz várias vezes superior à da luz solar. Mas a demonstração também ocorreu num ambiente de laboratório, onde a pressão atmosférica é milhares de vezes mais fraca do que na superfície da Terra.
Felizmente, estas condições de baixa pressão são comuns noutros locais, incluindo na mesosfera, a camada superior da atmosfera que se estende de 50 a 85 quilómetros acima da Terra. Os pesquisadores afirmam que se o disco fosse ampliado para 3 centímetros, ele poderia transportar uma carga útil de 10 miligramas a uma altitude de 75 quilômetros, levando o sensor a uma região extremamente difícil de estudar e conhecida como “zona de não-ignorância”. Schaefer foi cofundador da Rarefied Technologies, uma startup que comercializa enxames desses dispositivos de alto vôo para monitoramento atmosférico e comunicações.
Após o pôr do sol, a modelagem computacional sugere que o disco poderia permanecer no ar usando o calor irradiado da superfície da Terra. “Se você consegue permanecer no ar à noite, é uma grande diferença entre apenas se acomodar ou cair”, diz ele. Igor Bargatin Um laboratório da Universidade da Pensilvânia está conduzindo pesquisas semelhantes.
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