NIAC – Sny o budoucnosti #35 Photophoretic Propulsion Enabling Mesosphere Exploration

Pokud máte pocit, že je současná kosmonautika i přes své neoddiskutovatelné pokroky a úspěchy na hony vzdálená vizím sci-fi románů a filmů? Pak zkuste svůj zrak zaměřit na program NIAC, v rámci kterého agentura NASA podporuje první teoretické krůčky myšlenek, které jako by vypadly ze sci-fi světa. Jsou však reálné a mají značný potenciál, jen se jejich nasazení nedá očekávat v blízké budoucnosti. Jelikož jde často o velmi komplexní a přelomové myšlenky, je prvotní fáze nanahraditelná. Právě během ní se ukáže, zda je projekt opravdu realizovatelný, zda potřebuje nějaké korekce, či zda se jedná o slepou uličku.

Skupina výzkumníků navrhla do programu NIAC projekt fotoforetické levitace a pohonného mechanismu, který by pomohl vytvořit létající stroje bez pohyblivých součástek využitelné pro průzkum horních vrstev zemské atmosféry. Fotoforetická síla vzniká, když se pevná látka v důsledku osvětlení zahřeje oproti okolnímu plynu, což vyvolá výměnu hybnosti mezi pevnou látkou a plynem. Síla vytváří vztlak ve struktuře, která ve spodní části pohlcuje světlo, ale v horní části zůstává chladná. Tým navrhl desku z mechanických metamateriálů, které maximalizují vztlakovou sílu a množství užitečného nákladu. Levitace a možnosti nákladu desky mají být nejlepší při okolním tlaku v rozmezí 0,1 – 1000 Pa, což je ideální pro průzkum pozemské mezosféry, či řídké atmosféry Marsu, který má navíc slabou gravitaci. Například v pozemské mezosféře (tedy ve výškách cca 50 – cca 80 km) je vzduch příliš řídký na to, aby se tam dostala konvenční letadla či balóny, ale příliš hustý na to, aby zde pracovaly družice. Zdejší měření mohou trvat maximálně pár minut během krátkého letu výzkumné rakety. Ovšem rozsah okolních tlaků v mezosféře (1 – 100 Pa) je téměř optimální pro možnosti nákladů na desce autorského týmu. Ve fázi 2 se chce návrh zaměřit na škálovatelnou výrobu struktur Knudsenových čerpadel, která umožní mise s náklady s užitečnými náklady o hmotnosti v řádu kilogramů v mezosféře, ale i řízení trajektorie s řízením rychlosti o přesností na 1 m/s pro existující stratosférické balóny.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2025/04/niac25ph2-bargatin.png