Una reciente publicación en Nature presenta un artículo de ingeniería en el que investigadores desarrollan un pequeño dispositivo solar flotante que podría soportar instrumentos en la alta atmósfera. Utiliza fotophoresis sin combustible tradicional para mantener altitud, con gran potencial para monitoreo del clima espacial y exploración de Marte.

El artículo explica que la fotophoresis es una fuerza de movimiento que experimentan partículas suspendidas en gas (o líquido) al ser calentadas por la luz, conocida desde hace más de un siglo pero explorada recientemente para usos prácticos. En las capas superiores de la atmósfera terrestre, el aire es muy tenue y la fuerza fotoforética es suficiente para mantener objetos pequeños en suspensión. Hasta ahora, los experimentos se centraban en materiales muy pequeños y ligeros, y escalarlos a equipos más grandes y prácticos era un desafío.

En este estudio, el autor correspondiente Benjamin C. Schafer de la Universidad de Harvard y colaboradores diseñaron una nueva estructura de vuelo formada por dos membranas delgadas y porosas conectadas por pequeños soportes verticales. Tras optimizar la fuerza fotoforética mediante modelado computacional y experimentos de laboratorio, fabricaron un disco de 1 cm de diámetro capaz de levitar bajo iluminación equivalente a la luz solar de gran altitud.

Los autores también proponen una versión de 3 cm que, según modelos computacionales, podría transportar 10 mg de carga a 75 km de altitud durante el día, suficiente para un pequeño sistema de comunicación con antena de radiofrecuencia, células solares y circuitos integrados.

Los autores concluyen que este descubrimiento resalta el potencial de la vuelo fotoforético como herramienta para monitorear la atmósfera terrestre e incluso explorar otros planetas. Consideran que, frente a costes de transporte a Marte superiores a 100.000 dólares por kg, los dispositivos fotoforéticos ofrecen ventajas significativas en tamaño, peso y consumo energético en comparación con satélites dedicados, pudiendo realizar tareas de sensores y comunicaciones.

Revelan que futuros diseños podrían incluir sistemas de navegación, mayor capacidad de carga y duración operativa, así como misiones a mayor escala.