Учёные предложили необычный способ исследовать атмосферу Земли на высотах от 30 до 100 километров: запускать туда микроскопические частицы, способные удерживаться в воздухе благодаря солнечному свету. Такие частицы не должны иметь двигателей, аккумуляторов или собственной системы управления. Предполагается, что они смогут самостоятельно подниматься после выпуска с высоты около 30 километров и формировать своеобразный слой трассеров в верхней атмосфере.
Идея получила финансирование в рамках программы NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC), которая поддерживает перспективные, но находящиеся на ранней стадии разработки технологии. Проект называется Photophoretic Tracers for Near-Space Remote Sensing at 30–100 km Altitudes. Его цель — создать принципиально новый способ наблюдения за атмосферой в области, которую особенно трудно исследовать традиционными воздушными и космическими средствами.
Речь пока не идёт о готовой космической миссии. Сейчас это концепция на стадии NIAC Phase I, то есть раннее исследование технической осуществимости. Однако предложенный принцип интересен тем, что позволяет использовать не солнечные батареи для питания аппарата, а непосредственно энергию солнечного света для удержания самого объекта в атмосфере.
Почему область от 30 до 100 километров так плохо изучена
Земная атмосфера не заканчивается на той высоте, где перестают летать обычные самолёты. Она постепенно становится всё более разреженной, пока не переходит в области, где уже доминируют процессы верхней атмосферы и околоземного космического пространства.
Особенно неудобным для исследований считается диапазон примерно от 30 до 100 километров.
Нижняя часть этой области слишком высока для обычных воздушных шаров с продолжительной работой оборудования. На больших высотах плотность воздуха становится недостаточной для традиционных аэростатных систем. В то же время эта область находится слишком низко для обычных орбитальных спутников: космический аппарат не может просто зависнуть на определённой высоте, а для устойчивой орбиты ему необходимо двигаться с большой скоростью вокруг Земли.
Зондирующие ракеты способны достигать таких высот, но их возможности ограничены продолжительностью полёта. Они проходят через интересующую область относительно быстро, после чего возвращаются в атмосферу. Поэтому такие запуски дают измерения отдельных моментов, но не обеспечивают непрерывного наблюдения в течение недель или месяцев.
Именно этот малоизученный диапазон иногда называют «игноросферой» — областью, которая находится между привычными средствами исследования атмосферы и космоса.
Что находится на высотах 30–100 километров
Это не пустое пространство.
В нижней части рассматриваемого диапазона располагаются верхние слои стратосферы, а выше начинается мезосфера. В районе около 90–100 километров находятся области нижней ионосферы.
Здесь плотность атмосферы уже чрезвычайно мала по сравнению с поверхностью Земли, но отдельные молекулы и атомы всё ещё присутствуют. Именно это обстоятельство имеет принципиальное значение для предлагаемой технологии.
На высоте 100 километров атмосфера не превращается в абсолютный вакуум. Для некоторых физических процессов редкие столкновения частиц газа с поверхностью микроскопического объекта остаются достаточными.
Одновременно атмосфера уже настолько разрежена, что традиционные аэростатные технологии здесь практически не работают.
Получается необычная промежуточная область: воздуха слишком мало для обычного воздушного шара, но достаточно для определённого типа взаимодействия между газом и специально изготовленной поверхностью.
Как солнечный свет может удерживать частицу в воздухе
В основе проекта лежит физическое явление, называемое фотфорезом, или фотфоретическим эффектом.
Его суть связана с тем, что освещённая поверхность микроскопического объекта может нагреваться неодинаково с разных сторон.
В предлагаемой конструкции верхняя сторона должна быть относительно прозрачной, а нижняя — тёмной. Солнечный свет проходит через верхнюю часть и поглощается нижней. В результате возникает температурная разница между поверхностями.
Молекулы разреженного газа, сталкивающиеся с более горячей поверхностью, получают больше энергии, чем частицы, сталкивающиеся с более холодной стороной.
Возникает несбалансированное воздействие со стороны окружающего газа. Для очень лёгкой конструкции этого оказывается достаточно, чтобы создать направленную силу.
Таким образом, солнечный свет не просто освещает трассер. Он создаёт температурный градиент, который через столкновения с остаточной атмосферой формирует силу, способную удерживать микроскопический объект на определённой высоте.
Почему технология работает только в определённом диапазоне высот
Фотфоретический эффект требует одновременно двух условий.
С одной стороны, должен присутствовать газ, молекулы которого смогут сталкиваться с поверхностью.
С другой — атмосфера должна быть достаточно разреженной, чтобы создаваемое взаимодействие не терялось среди слишком сильного сопротивления плотного воздуха.
У поверхности Земли плотность атмосферы слишком велика. Там такой микроскопический объект испытывал бы значительное аэродинамическое сопротивление, и предложенный принцип не позволял бы ему эффективно удерживаться.
В полном вакууме возникла бы противоположная проблема: практически отсутствовали бы молекулы газа, с которыми могла бы взаимодействовать нагретая поверхность.
Поэтому существует промежуточный диапазон, где плотность атмосферы достаточно мала, но не равна нулю. Именно он представляет интерес для фотфоретических трассеров.
Трассеры не должны быть обычными спутниками
Предлагаемые объекты принципиально отличаются от привычных космических аппаратов.
У спутника есть источник энергии, бортовая электроника, системы ориентации, связь и оборудование для выполнения заданной программы.
Фотфоретическому трассеру всё это в классическом варианте не требуется.
По концепции NASA, объект должен быть настолько лёгким, чтобы солнечного света и взаимодействия с разреженной атмосферой было достаточно для его движения к заданной высоте.
У него не предполагается собственный двигатель.
Не требуется и активная система управления высотой.
Не нужна аккумуляторная батарея для питания двигателя или системы поддержания положения.
Основную функцию выполняет сама конструкция трассера: его геометрия и свойства покрытия определяют, как он взаимодействует с солнечным светом и разреженным газом.
Как предполагается запускать тысячи трассеров
В одном из рассматриваемых вариантов миссии лёгкий аэростат или зондирующая ракета доставляет трассеры примерно на высоту 30 километров.
После выпуска они начинают самостоятельно подниматься.
Предполагается, что конструкция будет подобрана таким образом, чтобы трассеры достигали высоты около 90–100 километров, где фотфоретическая сила и воздействие разреженной атмосферы создают условия для длительного пребывания.
В концепции рассматривается выпуск тысяч таких объектов.
Это принципиально отличается от запуска одного сложного спутника. Каждый отдельный трассер может быть очень простым, поскольку функции управления и измерения распределяются между множеством дешёвых пассивных объектов и внешней системой наблюдения.
Трассеры не должны сами передавать данные
Одна из наиболее необычных особенностей концепции заключается в том, что микроскопические объекты вообще не обязаны иметь собственные радиопередатчики.
Вместо этого предлагается наблюдать за ними с помощью спутников.
Для этого поверхность трассеров должна обеспечивать сильное и управляемое обратное рассеяние света на длинах волн, используемых дистанционными системами наблюдения.
Предполагается применение спутниковых лидаров.
Лидар работает по принципу активного зондирования: аппарат направляет световой импульс в исследуемую область, а затем регистрирует свет, рассеянный обратно.
Если спутник сможет отслеживать положение большого количества трассеров, их движение станет источником информации о состоянии атмосферы.
Почему движение частиц может рассказать о ветре
Верхняя атмосфера постоянно движется.
В ней существуют ветровые потоки, вертикальные и горизонтальные перемещения, температурные градиенты и изменения давления.
Если разместить в определённом слое большое количество пассивных маркеров, их перемещение будет зависеть от состояния окружающего газа.
Поэтому трассеры фактически должны выполнять роль визуальных меток.
Спутник не обязан непосредственно измерять ветер в каждой точке. Вместо этого он отслеживает перемещение большого количества частиц и по характеру их движения восстанавливает параметры атмосферы.
В предложенной концепции траектории трассеров должны использоваться для получения информации о скорости ветра, сдвиге ветра, температурных градиентах и давлении.
Что именно можно будет измерять
В описании проекта рассматривается возможность непрерывного картирования нескольких параметров верхней атмосферы.
К ним относятся:
— скорость и направление ветров;
— вертикальный сдвиг ветра;
— температурные градиенты;
— распределение давления.
Предполагается, что наблюдение за трассерами может обеспечивать данные с разрешением менее километра и с интервалом порядка часа.
Это расчётные характеристики предлагаемой системы, а не уже продемонстрированные параметры работающей миссии. Концепция пока находится на ранней стадии разработки.
Почему именно движение тысяч объектов может быть полезнее одного датчика
Один измерительный прибор даёт информацию в конкретной точке.
Чтобы получить пространственную картину, необходимо либо перемещать прибор, либо размещать множество датчиков.
Для верхней атмосферы оба варианта сложны.
Фотфоретические трассеры предлагают третий вариант: распределить множество очень лёгких объектов по большому объёму атмосферы и наблюдать за ними дистанционно.
Каждый отдельный трассер может быть крайне простым. Но совокупность тысяч объектов превращается в распределённую систему наблюдения.
Именно поэтому концепция ориентирована на большое количество трассеров, а не на один сложный аппарат.
Почему здесь не нужны двигатели
Обычный спутник поддерживает свою орбиту за счёт движения по инерции и гравитации. Если же требуется изменить орбиту или высоту, используются двигательные установки.
На высотах 90–100 километров ситуация другая.
Для фотфоретических трассеров не требуется орбитальный полёт. Они должны оставаться в атмосфере и удерживаться в определённом диапазоне высот за счёт взаимодействия солнечного света с разреженным газом.
Поэтому для них не нужен двигатель в традиционном понимании.
Это существенно уменьшает массу и сложность каждого объекта.
Почему отсутствие электроники является преимуществом
Любой традиционный автономный датчик требует питания.
Нужна энергия для измерений, обработки данных, передачи информации и управления.
Если убрать все эти функции с самого трассера, его конструкцию можно сделать значительно проще.
Вместо тысячи полноценных аппаратов появляется большое количество пассивных объектов, за которыми наблюдает расположенная выше спутниковая система.
В описании проекта это относится к категории SWaP-C — размерам, массе, энергопотреблению и стоимости системы.
Снижение этих параметров должно позволить создавать и запускать большое количество трассеров без необходимости превращать каждый из них в миниатюрный спутник.
Сколько времени трассеры смогут находиться в атмосфере
В концепции рассматривается продолжительность работы порядка нескольких месяцев.
Это одно из главных преимуществ по сравнению с зондирующими ракетами, которые находятся в интересующей области всего несколько минут.
Длительное присутствие позволило бы наблюдать изменения атмосферы не отдельными измерениями, а практически непрерывно.
При этом речь не идёт о гарантированном времени работы уже существующего аппарата. Это целевой параметр предлагаемой системы.
Исследования и испытания должны определить, насколько хорошо реальные материалы смогут сохранять необходимые свойства в условиях верхней атмосферы и под воздействием ультрафиолетового излучения.
Трассеры должны сами исчезать после завершения работы
Для новой технологии существует очевидная проблема: если тысячи микроскопических объектов останутся в атмосфере надолго, они могут превратиться в дополнительный источник загрязнения.
Поэтому в проект заложена возможность контролируемого разрушения материала.
Предполагается использовать покрытия, которые постепенно деградируют под воздействием ультрафиолетового излучения.
После того как конструкция потеряет необходимые свойства, она перестанет удерживаться на заданной высоте и начнёт опускаться.
NASA указывает, что трассеры должны безопасно разрушаться в конце срока службы и не становиться долгоживущим космическим мусором.
Почему это не космический мусор в обычном смысле
Трассеры предназначены для работы в атмосфере, а не для выхода на орбиту.
Это важное различие.
Обычный космический мусор представляет собой созданные человеком объекты, которые остаются на орбитах вокруг Земли после завершения эксплуатации. Они могут существовать там годами или десятилетиями.
Фотфоретические трассеры должны находиться значительно ниже орбитальных высот и постепенно возвращаться в атмосферу после деградации материала.
Именно поэтому разработчики предусматривают контролируемый конец жизненного цикла.
Но солнечный свет создаёт и проблему
Фотфоретический принцип непосредственно зависит от освещения.
Днём солнечная энергия создаёт необходимую разницу температур между поверхностями трассера.
Ночью источник нагрева исчезает.
Это означает, что высота и поведение трассеров могут меняться в зависимости от освещённости.
Разработчики рассматривают потерю высоты ночью как одну из проблем, которую необходимо учитывать при моделировании и последующей эксплуатации системы.
Следовательно, речь не идёт о том, что частицы будут неподвижно «висеть» на одной высоте независимо от времени суток.
Их положение будет определяться балансом физических воздействий.
Что произойдёт с трассерами ночью
После захода Солнца нагрев поверхности изменится, а фотфоретическая сила ослабнет.
Поэтому трассер может начать терять высоту.
Это создаёт дополнительную сложность для интерпретации данных.
Спутниковая система должна учитывать суточные изменения положения объектов, чтобы отличать движение, вызванное естественными процессами в атмосфере, от изменений, связанных с самим принципом работы трассеров.
Иными словами, ночное поведение не является просто недостатком, который можно игнорировать. Оно должно стать частью физической модели всей системы.
Почему спутниковый лидар тоже представляет проблему
На первый взгляд может показаться, что достаточно просто направить лидар на область с тысячами трассеров.
На практике задача значительно сложнее.
Спутнику необходимо обнаруживать очень маленькие объекты на большой дистанции и отличать их отражённый сигнал от других источников рассеяния.
Кроме того, если одновременно отслеживать тысячи трассеров, объём данных быстро возрастает.
Необходимо определить положение каждого объекта, связать последовательные наблюдения одной и той же частицы, восстановить её траекторию и отделить полезные данные от шумов и других атмосферных эффектов.
NASA прямо отмечает, что отслеживание тысяч трассеров лидаром и последующая обработка большого объёма информации являются отдельными техническими задачами.
Почему нельзя просто использовать существующие спутники
Спутники уже наблюдают за атмосферой с орбиты.
Однако дистанционное зондирование не всегда позволяет получить необходимую информацию о крайне разреженной атмосфере на высотах 30–100 километров.
Кроме того, существующие спутники находятся значительно выше исследуемого слоя.
Фотфоретические трассеры должны решить другую задачу: превратить саму верхнюю атмосферу в область, содержащую множество специально созданных отражающих маркеров.
Вместо попытки обнаружить слабый сигнал непосредственно от разреженного газа спутник получает хорошо различимые искусственные точки, движение которых связано с состоянием атмосферы.
Это и есть ключевая идея проекта.
Для чего нужны данные о верхней атмосфере
На высотах 30–100 километров происходят процессы, которые связаны с атмосферной динамикой, космической погодой и условиями, влияющими на околоземную космическую инфраструктуру.
Мезосфера и верхняя стратосфера участвуют в сложной системе перемещения энергии и вещества в атмосфере.
Одновременно верхняя граница рассматриваемого диапазона связана с ионосферой, где воздействие солнечного излучения и космической погоды играет особенно важную роль.
Поэтому улучшение наблюдений в этой области может иметь значение сразу для нескольких направлений науки и техники.
Связь с космической погодой
Космическая погода связана прежде всего с активностью Солнца и её воздействием на околоземную среду.
Солнечные вспышки, корональные выбросы массы и потоки заряженных частиц способны изменять состояние магнитосферы и ионосферы Земли.
Изменения в верхней атмосфере важны для радиосвязи, навигации и работы спутников.
Если удастся регулярно получать подробные данные о состоянии атмосферы на больших высотах, эти сведения можно будет использовать для улучшения моделей космической погоды.
В предлагаемой концепции траектории трассеров должны помогать определять параметры, необходимые для уточнения граничных условий таких моделей.
Возможная польза для спутников на низкой орбите
Низкоорбитальные спутники движутся значительно выше 100 километров, но состояние верхней атмосферы всё равно имеет для них значение.
Даже на больших высотах остаточная атмосфера создаёт сопротивление.
Для некоторых спутников это постепенно изменяет орбиту и приводит к снижению высоты.
Изменения плотности верхней атмосферы могут усиливаться во время геомагнитных возмущений.
Поэтому более точное понимание динамики верхней атмосферы способно улучшить прогнозирование условий, в которых работают низкоорбитальные космические аппараты.
NASA также рассматривает применение данных трассеров для повышения устойчивости коммуникаций и улучшения ситуационной осведомлённости в околоземном пространстве.
Возможное применение для космодромов
Предлагаемая технология может использоваться не только для фундаментальных исследований.
В NASA указывают, что ранние варианты применения могут включать наблюдение за атмосферными условиями в районе космодромов.
На больших высотах атмосфера может существенно отличаться от той, которую наблюдают обычные метеорологические системы у поверхности.
Получение более подробной информации о ветрах и других параметрах верхней атмосферы может быть полезным для операций, связанных с запусками.
Однако это потенциальное применение концепции, а не уже действующая система мониторинга космодромов.
Возможное применение в метеорологии
Верхняя атмосфера связана с процессами, происходящими ниже.
Воздушные потоки и перенос энергии между различными слоями атмосферы влияют на общую динамику планеты.
При этом данных на высотах 30–100 километров значительно меньше, чем в нижних слоях атмосферы.
Поэтому дополнительная информация может быть полезна для атмосферных моделей.
Разработчики рассматривают фотфоретические трассеры как средство получения долговременных и пространственно распределённых измерений, которые могут дополнять существующие метеорологические системы.
Чем эта идея отличается от воздушного шара
Воздушный шар использует подъёмную силу газа, плотность которого меньше плотности окружающего воздуха.
На большой высоте окружающий воздух становится настолько разреженным, что возможности аэростатов ограничиваются.
Фотфоретический трассер использует совершенно другой механизм.
Его движение определяется не разницей плотности газов, а взаимодействием солнечного света, нагретой поверхности и молекул разреженного окружающего газа.
Поэтому теоретически он может работать там, где традиционный аэростат уже не способен эффективно удерживаться.
Чем эта идея отличается от спутника
Спутник находится на орбите и движется вокруг Земли с большой скоростью.
Фотфоретический трассер не должен совершать орбитальный полёт.
Он находится внутри атмосферы и перемещается относительно окружающего газа.
Его задача — не облетать Землю, а находиться в определённом диапазоне высот достаточно долго, чтобы стать пассивным маркером состояния атмосферы.
Поэтому эти системы решают разные задачи.
Спутник обеспечивает наблюдение сверху, а трассеры должны находиться непосредственно в исследуемом слое.
В проекте не предусмотрены микроскопические «роботы»
Название «датчики» может создавать неправильное представление.
Речь не идёт о тысячах миниатюрных автономных роботов с компьютерами, камерами и радиопередатчиками.
Концепция предполагает чрезвычайно лёгкие пассивные конструкции.
Их основная функция — взаимодействовать с солнечным светом и разреженной атмосферой, а также хорошо отражать сигнал дистанционной системы наблюдения.
Информация извлекается не из показаний электронной схемы внутри каждого объекта, а из его движения.
Это позволяет резко упростить конструкцию.
Что уже удалось проверить
Проект не находится исключительно на уровне теоретического рассуждения.
NASA указывает, что концепция опирается на результаты лабораторных экспериментов с фотфоретическим полётом в условиях, имитирующих разреженную атмосферу.
Кроме того, проводились первоначальные расчёты распространения трассеров и их видимости для дистанционных систем.
Модели обратного рассеяния показывают принципиальную возможность обнаружения таких объектов с орбиты с использованием коммерчески доступных лидарных систем.
Однако это ещё не означает, что технология прошла полноценные испытания в реальной атмосфере на высоте 90–100 километров.
Между лабораторной демонстрацией и рабочей системой остаётся множество инженерных задач.
Главные технические проблемы
Одна из проблем связана с поведением трассеров ночью.
Другая — с необходимостью отслеживать огромное количество объектов одновременно.
Третья — с изготовлением материалов, которые будут иметь нужные оптические и тепловые свойства, сохранять их в верхней атмосфере и при этом контролируемо разрушаться в конце срока службы.
Необходимо также понять, насколько предсказуемо будут вести себя трассеры при изменении атмосферных условий.
Наконец, требуется создать систему обработки данных, способную реконструировать движение тысяч объектов практически в реальном времени.
Поэтому нынешний проект следует рассматривать как исследование возможности создания новой технологии, а не как объявление о готовом запуске.
Что означает статус NIAC Phase I
Photophoretic Tracers получили финансирование NASA в рамках NIAC в 2026 году на стадии Phase I.
Программа NIAC предназначена для поддержки перспективных концепций, которые могут существенно расширить возможности будущих космических исследований, но пока находятся на ранних этапах.
Phase I не означает утверждённую космическую миссию.
На этой стадии исследователи должны изучить принцип работы, определить основные технические ограничения и показать, что идея заслуживает дальнейшей разработки.
Если концепция пройдёт следующие этапы отбора и получит дальнейшее финансирование, она сможет перейти к более подробным исследованиям и испытаниям.
Почему NASA заинтересовалась именно таким подходом
Главное достоинство фотфоретических трассеров заключается в сочетании нескольких свойств.
Они должны быть очень лёгкими.
Они не требуют собственной двигательной установки.
Им не нужна большая система электропитания.
Они могут выпускаться в большом количестве.
Их предполагается отслеживать дистанционно.
При этом они предназначены именно для той области атмосферы, которая сегодня исследуется значительно хуже расположенных ниже и выше слоёв.
Если все эти элементы удастся объединить в работающую систему, можно будет получить новый класс атмосферных инструментов.
Необычный принцип меняет сам подход к измерениям
Обычно датчик доставляют в нужное место и заставляют его самостоятельно проводить измерения.
Здесь предлагается обратный подход.
Сам объект измерительного оборудования почти не содержит.
Вместо этого исследователи создают физически хорошо заметную метку и наблюдают за её поведением.
Если трассер движется вместе с атмосферой, его траектория становится носителем информации.
Таким образом, измерительный инструмент фактически состоит из двух частей: множества пассивных объектов в атмосфере и спутниковой системы, которая отслеживает их с орбиты.
Почему для этого нужны именно солнечные лучи
Солнечный свет доступен в больших количествах и не требует доставки топлива.
Для обычного космического аппарата солнечное излучение используется прежде всего как источник электроэнергии с помощью солнечных панелей.
В фотфоретическом трассере энергия солнечного света должна непосредственно участвовать в создании силы.
Это позволяет отказаться от промежуточной цепочки «солнечный свет — электричество — двигатель».
Свет нагревает одну часть конструкции, возникает температурная разница, а взаимодействие нагретой поверхности с молекулами разреженного газа создаёт направленную силу.
Именно эта физическая цепочка делает концепцию необычной.
Важное ограничение: трассеры не смогут работать в полной темноте
Поскольку фотфоретический эффект зависит от солнечного нагрева, система непосредственно связана с освещением.
Поэтому она не должна рассматриваться как полностью независимый от времени суток способ удержания объектов.
Ночная сторона задачи является одним из элементов, которые предстоит исследовать и учитывать при проектировании будущей системы.
Это также означает, что движение трассеров будет сложнее простой схемы «поднялись на 100 километров и остались там».
Их высота будет определяться совокупностью факторов, включая солнечное освещение и свойства окружающей атмосферы.
Если технология заработает, атмосфера получит искусственные «маяки»
Главная идея проекта сводится к созданию большого количества искусственных точек, движение которых можно наблюдать из космоса.
Сегодня верхняя атмосфера представляет собой крайне сложную для измерений среду.
Спутники находятся над ней, воздушные шары — ниже, а ракеты проходят через неё слишком быстро.
Фотфоретические трассеры должны заполнить этот промежуток.
После выпуска они будут находиться непосредственно внутри исследуемой области, а спутники смогут отслеживать их перемещение.
Получаемая картина должна показывать, как движутся воздушные массы и как меняются условия в разных частях верхней атмосферы.
Это может изменить представление о «границе космоса»
Высота 100 километров часто используется как условная граница космоса, известная как линия Кармана.
Однако атмосфера не заканчивается на этой высоте резко. Её плотность постепенно уменьшается с высотой, а различные физические процессы переходят один в другой.
Поэтому диапазон 30–100 километров нельзя считать простой границей между «воздухом» и «космосом».
Это переходная область, где ещё присутствует атмосфера, но условия уже резко отличаются от привычных земных.
Именно её физическая промежуточность и создаёт проблему для традиционных способов наблюдения.
Откуда взялось название «игноросфера»
Неофициальное название этой области отражает не отсутствие научного интереса, а недостаток постоянных измерений.
Атмосфера на этих высотах имеет большое значение для понимания процессов, происходящих между погодными системами и околоземным космическим пространством.
Однако получить там долговременные и пространственно подробные наблюдения значительно сложнее, чем в нижних слоях атмосферы.
Поэтому создание дешёвой распределённой системы наблюдения может оказаться полезным дополнением к уже существующим методам.
Перспективы проекта
На сегодняшний день Photophoretic Tracers — исследовательская концепция.
NASA финансировало её на стадии Phase I в рамках NIAC. Уже имеются лабораторные результаты и расчётные модели, подтверждающие принципиальную возможность фотфоретического удержания и дистанционного обнаружения.
Но полноценной системы из тысяч трассеров в верхней атмосфере пока не существует.
Перед разработчиками стоят задачи, связанные с материалами, поведением объектов ночью, точностью удержания на нужной высоте, массовым отслеживанием и обработкой данных.
Если эти проблемы удастся решить, технология сможет дать совершенно новый способ наблюдения за высотами 30–100 километров.
Почему идея важна даже при отсутствии готовой миссии
Главная ценность проекта на нынешнем этапе состоит в проверке принципиально нового подхода.
Вместо дорогостоящего аппарата со сложной электроникой предлагается использовать физику окружающей среды.
Солнечный свет становится источником силы, разреженная атмосфера — частью механизма удержания, а спутниковый лидар — средством дистанционного измерения движения.
Такой подход позволяет потенциально получить длительные наблюдения в области, где традиционные средства работают плохо.
Если дальнейшие исследования подтвердят расчёты, в будущем верхняя атмосфера может превратиться из практически недоступного промежуточного слоя в область, которую можно постоянно картографировать по движению тысяч микроскопических трассеров.
При этом принципиально важно, что речь пока идёт именно о перспективной технологии. NASA не объявляло о запуске такой системы: Photophoretic Tracers получили раннее финансирование NIAC Phase I для изучения возможности её создания.
Если концепция перейдёт к следующим этапам, её задача будет заключаться уже не в доказательстве интересности идеи, а в демонстрации работы технологии в реальных условиях. Только после этого можно будет оценивать возможность полноценного развёртывания системы в верхней атмосфере.
Сама идея при этом показывает важное направление современной космической инженерии: не обязательно делать каждый исследовательский аппарат сложным. Иногда гораздо эффективнее создать множество предельно простых объектов, использовать естественные физические процессы для их перемещения, а всю сложную работу по наблюдению и анализу выполнять с расстояния.
Источники:
Статья создана по материалам UniverseToday.com
