تا حالا شده فکر کنی تو بالاترین قسمت‌های جو زمین دقیقاً چی می‌گذره؟ مثلاً اون جایی که نه هواپیماها می‌تونن برن، نه ماهواره‌ها درست حسابی بهش دسترسی دارن؟ خب دانشمندا هم دقیقاً همین سوالو داشتن و حالا با یه اختراع شگفت‌انگیز دارن راه جدیدی برای اکتشاف پیدا می‌کنن!
موضوع از این قراره که یه سری دستگاه خیلی کوچیک و سبک ساختن که تقریباً اندازه یه دکمۀ کوچیک هستن، از یه لایۀ نازک اکسید آلومینیوم و یه لایه کروم درست شدن و کارشون اینه که خودشون با کمک نور خورشید بلند میشن و میرن بالا. اینا از یه پدیده به اسم “فوتوفورزنس” استفاده می‌کنن؛ فوتوفورزنس یعنی وقتی یه طرف یه ورق خیلی نازک گرم‌تر از طرف دیگه بشه، مولکول‌های هوای اون طرفِ گرم‌تر، بهش برخورد می‌کنن و باعث میشه اون ورق یه جورایی از جاش کَنده بشه و حرکت کنه. البته این اثر خیلی ضعیفه و تنها تو جاهایی که فشار هوا خیلی کمه (مثل مرز جو و فضا) خودشو نشون می‌ده.
توی آزمایش اخیرشون، تو آزمایشگاهی در شرایط تقریباً خلأ (یعنی جایی که هوا خیلی کمه، شبیه همون بالای جو)، دانشمندا تونستن این دیسک‌های یک سانتی‌متری رو فقط با تابش نوری که ۵۵٪ قدرت نور واقعی خورشید رو داشت، معلق نگه دارن! بن شوفر (Ben Schafer) که رهبر این پروژه‌ست و تو دانشگاه هاروارد کار می‌کنه، می‌گه: “این نشون می‌ده که واقعاً میشه این روش رو تو همون شرایط بالای جو هم به کار برد!”.
حالا چرا اصلاً اینقدر این منطقه مهمه؟ اون بخش از جو که بهش “ایگنوروسفیر” (Ignorosphere) میگن، بخشیه بین ۵۰ تا ۸۵ کیلومتری بالای سطح زمینه (دانشمندا بهش مزوسفر و یه قسمتی از ترموسفر هم میگن). تو این ارتفاع هیچ هواپیمایی نمی‌تونه پرواز کنه و حتی ماهواره‌ها هم خیلی بالا هستن که بتونن مستقیم داده بفرستن. معمولاً فقط راکت‌های تحقیقاتی هر چند وقت یه بار میرن یه اندازه‌گیری می‌کنن و میان پایین. به همین خاطر دانشمون خیلی کمه و اسمش رو گذاشتن “ایگنوروسفیر” یعنی ناحیه‌ای که تقریباً نادیده گرفته شده.
این منطقه، اتفاقاً نقطه‌ی خیلی حساسی هم هست! مثلاً شفق قطبی (همون رقص نور شمالی) تو همین ارتفاع دیده میشه، یا وقتی توده‌های عظیم پلاسمای خورشید (که بهشون میگن “Coronal Mass Ejection”) به زمین می‌خورن، قسمت اعظم انرژی‌شون میره تو همین ناحیه جذب میشه. حتی بادهای شدید مغناطیسی که بعضی وقتا شبکه برق رو مختل و ماهواره‌ها رو از مدار خارج می‌کنن، تو همین ایگنوروسفیر اتفاق میفته. حتی وقتی ماهواره‌ها می‌سوزن و دوباره وارد جو میشن، ذرات آلاینده‌شون بیشتر تو همین منطقه جمع میشه.
حالا فرض کن اگه بتونیم با همین دستگاه‌های جدید کلی اطلاعات مثل فشار، دما، سرعت باد و غیره رو از این منطقه بگیریم، مدل‌های آب و هوایی ما چقدر دقیق‌تر و باحال‌تر میشن! بن شوفر و همکارش، آنجلا فلدهاوس (Angela Feldhaus)، یه شرکت نوپا به اسم Rarefied Technologies هم راه انداختن که می‌خوان این کار رو تجاری کنن؛ یعنی واقعاً با این دستگاها، آزمایش‌های واقعی توی جو انجام بدن.
برای این که این دیسک‌ها بتونن سنسورهای کوچیک یا آنتن حمل کنن و واقعاً کاربردی بشن، باید یه کم بزرگ‌تر باشن؛ حدود ۶ سانتی‌متر قطر داشته باشن و بتونن حدود ۱۰ میلی‌گرم وزن رو بلند کنن. طرحشون اینه که این دیسکارو با بالون‌های خیلی بزرگ تا ارتفاع ۵۰ کیلومتری بفرستن بالا، بعد اونجا خودشون با نور آفتاب حرکت کنن و حتی تا ۱۰۰ کیلومتری بالا برن. روزا دیسکا بالا می‌مونن و شب‌ها آروم پایین میان، ولی اگه خیلی سبک ساخته بشن، دوباره با طلوع خورشید برمی‌گردن بالا و روی سطح زمین نمی‌افتن.
جالبه بدونی فوتوفورزنس از قرن نوزدهم کشف شده، ولی چون عملی نبود و درست نمی‌تونستن ازش استفاده کنن، تقریباً فراموش شده بود. اما الان با پیشرفت علم مواد و نانو تکنولوژی، فرصتی پیدا شده که بهش عمل کنن و این دستگاه‌های جدید رو بسازن.
در ضمن، ایده اولیه این کار از یه مقاله تئوریک اومده که دیوید کیث (David Keith) نوشته بود؛ کیث پیشنهاد داده بود میشه با این غشاهای بازتاب‌دهنده و سبک که با فوتوفورزنس کار می‌کنن، حتی جلوی گرم شدن بیش از حد زمین رو هم با بازتاب خورشید گرفت (یعنی اگه تلاش‌هامون برای کنترل تغییرات اقلیم جواب نده، یه راه مهندسی برای خنک نگه داشتن زمین داریم!).
خلاصه، این اولین باره که یکی نشون داده واقعاً میشه این ساختارها رو ساخت و در عمل تو جو هم پروازشون داد! کیث می‌گه: “این تکنولوژی یه کلاس جدیده از دستگاه‌هاست: بدون باتری، فقط با خورشید و مخصوص گشت‌زنی تو بالای جو زمین!”
شوفر فکر می‌کنه کاربرداش خیلی فراتر از تحقیق فقط برای آب و هواست، مثلاً میشه تو جو مریخ هم استفاده‌شون کرد تا اونجا رو بهتر بشناسیم، یا حتی بسته‌های ارتباطی روشون بذاریم و مثل ماهواره‌های Starlink اینترنت پخش کنیم! البته خودش اعتراف کرده هنوز لازم دارن سبک‌تر و بزرگ‌ترشون کنن تا بتونن بار ارتباطی بزرگ‌تری حمل کنن و بتونن بالای یه نقطه ثابت روی زمین بشینن (که برای اینترنت خیلی مهمه).
در آخر باید گفت: هنوز پله‌هایی مونده که این طرح برسه به جایی که بتونه واقعاً انقلاب کنه تو شناخت ما از اون ارتفاع عجیبِ مرزی بین زمین و فضا. ولی هر چی هست، خیلی هیجانی و آینده‌داره! واقعاً میشه گفت علم داره با نور خورشید، به کشف ناشناخته‌ترین قسمت جو زمین میره!
منبع: +
