Эпоха ракет заканчивается? Ученые нашли способ достигать космоса без единой капли топлива

Почему фотофорез — не фокус, а новый способ летать без двигателя: честный разбор

Выше самолётов, но ниже спутников — есть слой, куда мы почти не заглядывали. Мезосфера. От 50 до 100 км. Там слишком высоко для авиации, но слишком плотно для орбитальных аппаратов. Мы запускаем роверы на Марс, но до сих пор не знаем толком, что творится в собственной атмосфере на этой высоте. Почему? Туда нечем добраться. Зонды падают, ракеты дороги, спутники сгорают. Но, кажется, решение нашлось. И оно до смешного простое.

Физика на грани магии: как фотофорез поднимает предметы

Эффект открыли ещё в XIX веке. Назвали фотофорезом. Долгое время он считался лабораторным курьёзом. Суть в том, что в разреженном воздухе молекулы ведут себя иначе. Когда свет падает на крошечную частицу, одна её сторона нагревается сильнее. Молекулы газа, сталкиваясь с горячей поверхностью, отскакивают быстрее, чем с холодной. разница в импульсе. Суммарная сила толкает частицу в сторону холода.

В обычных условиях эта сила ничтожна. Но в мезосфере, где давление в сотни раз ниже земного, она становится заметной. Если объект достаточно лёгкий, фотофорез способен поднять его против гравитации.

Учёные из Гарварда и Чикаго взяли эту идею и довели до работающего прототипа. Они создали диски диаметром в несколько сантиметров, тоньше бумаги. Основа — лёгкая керамика из оксида алюминия. Нижняя сторона покрыта хромом — он поглощает солнечный свет и нагревается. Верхняя остаётся холодной.

Как это работает: пошагово.
1. Диск освещается солнцем в разреженной атмосфере.
2. Нижняя сторона нагревается быстрее верхней.
3. Молекулы воздуха сильнее толкают диск снизу.
4. Возникает подъёмная сила — объект парит без двигателя и топлива.

В лаборатории воссоздали условия высоты 60 км: давление 26,7 Паскаля, освещение 55% от солнечного. Диск взлетел. Впервые построили достаточно крупный объект, который левитирует на одном только свете.

Но это же лаборатория — что на практике?

Сейчас это просто демонстрация. Но масштабирование — вопрос времени. Уже основана компания Rarefied Technologies, которая будет коммерциализировать технологию. Планируется оснащать диски крошечными датчиками и системами связи. Задача — запустить целый рой таких аппаратов в мезосферу. Они будут висеть там неделями и месяцами, собирая данные.

Недавно я заметил, как много прорывов умирают на стадии прототипа — не хватает денег или воли. Здесь другой случай. Команда уже думает о реальных применениях, а не просто о публикациях. Это внушает оптимизм.

Сравнение: что мы используем сейчас и что получаем

Главный плюс — заполнить «белое пятно» атмосферы. Климатические модели сейчас строятся на данных с земли, самолётов и спутников, но мезосфера остаётся чёрным ящиком. Флотилия дешёвых пассивных зондов закроет этот пробел. Прогнозы погоды станут точнее — особенно для долгосрочных сценариев.

Три сценария, которые обещают больше всего

• Климат и погода. Сбор температуры, давления, ветра в реальном времени. Данные, которых раньше не было. Улучшение моделей.
• Связь. Рой дисков может работать как ретранслятор или антенная решётка. Высота 60–80 км — задержка сигнала меньше, чем у спутников. Важно для военных, спасателей, трейдинга.
• Марс. Атмосфера Красной планеты такая же разреженная, как земная мезосфера. Технология подходит идеально. Бесшумные, вечные (пока светит солнце) аппараты могли бы парить над каньонами, служить ретрансляторами для роверов, искать воду.

Моё мнение: почему это не очередной пузырь

Фотофорез — не фокус. Это твёрдая физика, которую просто не могли применить из-за отсутствия нанотехнологий. Сейчас мы умеем делать сверхлёгкие структуры с контролируемым поглощением света. Идея ждала своего часа полтора века — не потому что она плохая, а потому что технологическая база только дозрела.

Да, полезная нагрузка пока крошечная — граммы. Но для датчиков этого достаточно. Микроэлектроника становится всё миниатюрнее. И если удастся наладить массовый выпуск таких дисков (печать на плёнке, вакуумное напыление), стоимость одного аппарата упадёт до копеек.

Главный риск — погода. В реальной атмосфере есть турбулентность, облака, ветры. Устойчивость дисков к таким условиям ещё не проверена. Но первые шаги сделаны. И они впечатляют.

Возможно, именно эти крошечные «коврики» станут нашими глазами и ушами в последней неизведанной области неба. И не только земного.

Резюме от автора: фотофорез — не футуристика, а рабочий инструмент, который уже доказал свою состоятельность в лаборатории. Жду первых полётов в реальной мезосфере. Если всё пойдёт по плану, через десять лет мы будем удивляться, как раньше обходились без этого.