พาหนะจิ๋วขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงที่อาจลอยสูงกว่าเครื่องบิน

ชั้นบรรยากาศของโลก เครื่องบินสามารถบินถึงชั้นสตราโตสเฟียร์ (Stratosphere) ระหว่างที่ดาวเทียมจะเคลื่อนที่อยู่ชั้นเทอร์โมสเฟียร์ (Themosphere)

(//www.flickr.com/photos/114042825@N07/15487576309">" Diagram of the layers of Earth's atmosphere" โดย The High Fin Sperm Whale ภายใต้ลิขสิทธิ CC BY-SA 3.0)

การศึกษาชั้นบรรยากาศมีโซสเฟียร์ (Mesosphere) ซึ่งอยู่สูงจากพื้นโลก 50 ถึง 80 กิโลเมตรนั้นเป็นไปได้ยาก เนื่องจากเครื่องบินไม่สามารถบินในชั้นบรรยากาศที่มีอากาศน้อยเกินไป แม้แต่การส่งดาวเทียมขึ้นไปก็ยังเป็นไปได้ยากเพราะเสี่ยงต่อการเสียดสีจนทำให้เกิดการลุกไหม้ โมห์เซน อะซาดี (Mohsen Azadi) และทีมงานวิศวกรจากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา ได้วิจัย และอาศัยเทคโนโลยีระดับนาโนนำวัตถุเข้าสู่ชั้นบรรยากาศมีโซสเฟียร์โดยใช้แสงเป็นแหล่งพลังงานเพื่อใช้ในการศึกษาทางวิทยาศาสตร์

ในวารสาร วิทยาศาสตร์ก้าวหน้า (Science Advances) เมื่อวันที่ 12 กุมภาพันธ์ 2564 ได้รายงานการนำแผ่นวงกลมโพลิเมอร์ใสไมล่าร์ (Mylar) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 มิลลิเมตร มาฉาบด้านหนึ่งด้วยท่อนาโนคาร์บอน (Nanotube) และทดลองปล่อยแผ่นดังกล่าวในกล่องสุญญากาศเพื่อจำลองสภาพชั้นบรรยากาศ และเปิดแผงไฟ LED เอาไว้เพื่อใช้เป็นแหล่งพลังงาน

เมื่อแผ่นดูดซับแสงนาโนคาร์บอนมีอุณหภูมิสูงขึ้น โมเลกุลอากาศที่กระทบกับพื้นผิวจะรับความร้อน และดีดตัวออกเร็วขึ้น ที่เป็นเช่นนี้เพราะว่าโครงสร้างของท่อนาโนคาร์บอนทำให้โมเลกุลอากาศสะท้อนไปมาหลายครั้งทำให้เป็นการสะสมพลังงานความร้อน และเพิ่มความเร็วให้กับโมเลกุลที่อยู่ด้านที่ถูกฉาบ ทำให้เกิดแรงผลักขและลอยตัวขึ้นในที่สุด

การขับเคลื่อนจากการฉายแสงแบบนี้เรียกว่า โฟโตฟอเรสิส (Photophoresis) โดยปกติเกิดขึ้นได้กับวัตถุที่มีขนาดเล็กเท่าฝุ่น แต่โมห์เซน อะซาดี และทีมงาน สามารถใช้หลักการกับวัตถุขนาดใหญ่กว่า จึงอาจสามารถส่งยานพาหนะจิ๋วขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศมีโซสเฟียร์ โดยมีแหล่งกำเนิดพลังงานเป็นเลเซอร์ หรือการรับแสงอาทิตย์ได้ นอกจากนี้ยังอาจนำเทคโนโลยีดังกล่าวไปประยุกต์ใช้ในการสำรวจดาวอังคารก็ได้ เพราะความกดอากาศของดาวอังคารมีความคล้ายคลึงกับชั้นบรรยากาศมีโซสเฟียร์นั่นเอง

เรียบเรียงโดย นุชจริม เย็นทรวง กองวิชาการวิทยาศาสตร์ สำนักวิชาการพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ องค์การพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์แห่งชาติ (อพวช.)

แหล่งที่มา

Tiny, sunlight-powered aircraft could soar beyond airplanes’ reach. [ออนไลน์]. 2564, แหล่งที่มา https://www.sciencenews.org/article/tiny-sunlight-powered-aircraft-could-soar-beyond-airplanes-reach [16 กุมภาพันธ์ 2564]

Researchers Levitated a Small Tray Using Nothing but Light. [ออนไลน์]. 2564, แหล่งที่มา https://www.wired.com/story/researchers-levitated-a-small-tray-using-nothing-but-light/ [16 กุมภาพันธ์ 2564]