يرتفع قرصان صغيران إلى أعلى ، يحومان في الجو بينما يضيءهما الضوء الساطع. "أراها!" شهق محسن آزادي. لقد هتف هو والعديد من زملائه طلاب الدكتوراه بالإثارة. لقد ساعدوا في اكتشاف طريقة جديدة للطيران.
لم تكن هناك محركات أو مراوح لرفع الأقراص. لقد أنجز الضوء الساطع الحيلة. كانت هذه هي المرة الأولى التي يستخدم فيها أي شخص الضوء لرفع أشياء كبيرة بما يكفي لرؤيتها بدون مساعدة. عندما كان القرصان يطفوان ، يدوران ويمر كل منهما الآخر. يقول آزادي من جامعة بنسلفانيا في فيلادلفيا:"بدت وكأنها رقصة".
الشرح:غلافنا الجوي - طبقة طبقة
يمكن أن يكون ابتكار فريقه رائدًا في طريقة جديدة لاستكشاف جزء من الغلاف الجوي العلوي للأرض يسمى الغلاف الجوي ، كما يقول إيغور بارجاتين. مهندس في جامعة بنسلفانيا ، قاد البحث الجديد.
في طبقة الميزوسفير ، "لا يوجد هواء كافٍ للطائرات أو المناطيد ، ولكن هناك الكثير من الهواء للأقمار الصناعية" ، على حد قوله. يمكن للصواريخ أن تنفجر ، لكنها تبقى لحظات قليلة قبل أن تسقط مرة أخرى على الأرض. نظرًا لصعوبة استكشاف هذه المنطقة ، لا يعرف العلماء عنها سوى القليل جدًا. يسميها البعض "الجهل" ، يلاحظ بارجاتين.
طار هو وأزادي وبقية الفريق أقراصهم في غرفة مليئة بنفس تركيز الهواء كما هو الحال في طبقة الميزوسفير. يصادف أن يكون هذا الهواء الرقيق مثاليًا للارتفاع بالضوء. وصف الفريق نجاحه في 12 فبراير في Science Advances .
سحر العلم
يقول بارجاتين:"إن الإرتفاع فيه ميزة سحرية إلى حد ما". يبدو من السحري أن الضوء يمكن أن يرفع أي شيء ، حتى ولو كان خفيف الوزن للغاية. في الواقع ، هذا ممكن لأن جزيئات الضوء تنقل الطاقة في شكل حرارة. عندما ينتج عن هذه الحرارة حركة ، يطلق عليها تأثير التصوير الضوئي (Foh-toh-phoh-RET-ik). لطالما عرف العلماء أن هذا التأثير يمكن أن يجعل البقع المجهرية تتحرك.
التأثير هو أيضًا ما يدور المجاذيف داخل لعبة تسمى طاحونة الضوء. ألهمت طاحونة ضوئية مثبتة على رف في معمله Bargatin لمحاولة جعل الأقراص تحلق في الهواء.
يمكن للتأثير الضوئي أن يرفع شيئًا خفيف الوزن فقط. ولكن هذا ما كان فريقه يعمل عليه بالفعل. لسنوات ، ركزوا على بناء هياكل خفيفة للغاية ولكن صلبة. يقول بارجاتين:"إنها أخف الأشياء التي رأيتها على الإطلاق". بعضها أرق من فقاعات الصابون. يقول بارجاتين:"الاختراع أو الابتكار ليس شيئًا غامضًا أو سحريًا". "إنها عملية دمج الأفكار المعروفة سابقًا بطرق جديدة." في هذه الحالة ، تساءل الفريق عما سيحدث إذا استخدموا التأثير الضوئي على مواد رقيقة جدًا وخفيفة الوزن.
المادة التي استخدموها للأقراص عبارة عن فيلم بلاستيكي شفاف يسمى مايلر (ماي لار). لقد استخدموا أنحف مايلر متاح. سمكها نصف ميكرون فقط. هذا يساوي واحدًا ومائتين من سمك شعرة الإنسان. إذا حاولت الإمساك بقطعة منه ، كما يقول آزادي ، "فإنها تلتف لأعلى وتجلس على إصبعك".
قام الباحثون بطلاء الجانب السفلي من كل قرص مايلر بأنابيب الكربون النانوية. يقول بارجاتين إنهم يتصرفون "كسجادة أشعث" ويساعدون القرص في الحفاظ على شكله. كما أنها تساعد في انطلاقه.
ثلاثة ، اثنان ، واحد - انطلق!
لتحقيق الإقلاع ، وضع الفريق أقراصه في حجرة وضخ معظم الهواء. قاموا أيضًا بتشغيل مصابيح LED الساطعة. أدت تلك الأضواء إلى تسخين الأقراص. في الوقت نفسه ، تحطمت جزيئات الغاز من الهواء الرقيق على الأقراص. ارتدت جزيئات الغاز التي اصطدمت بالجانب العلوي اللامع من القرص على الفور. لكن تلك التي ضربت السجادة الأشعث على الجانب السفلي تمسكت لفترة وجيزة وامتصت الحرارة. أعطى ذلك جزيئات الغاز هذه دفعة إضافية قبل أن ترتد بعيدًا. دفعت الطاقة من جزيئات الغاز الجوانب السفلية الأقراص إلى الهواء.
عندما سمعت الفيزيائية يائيل رويشمان لأول مرة عن الدراسة الجديدة ، "كنت متشككًا نوعًا ما" ، على حد قولها. لقد استخدمت التأثير الضوئي لالتقاط الجسيمات كجزء من بحثها في جامعة تل أبيب في إسرائيل. لكنها لم ترَ أي شخص يحلق في جسم بهذا الحجم باستخدام الضوء. لكن عندما قرأت تقرير البحث ، تأثرت. "إن التقنية ذكية وذكية ومفيدة" ، كما تقول.
الآن وقد أثبت الفريق أن أقراصهم يمكنها الطيران ، فإنهم يعملون على تحويلها إلى طائرات يمكنها دراسة الغلاف الجوي. لقد بدأوا بالفعل في تجربة طرق توصيل جهاز استشعار خفيف الوزن بالقرص. يقول بارجاتين:"أعتقد أننا ربما نستخدم خيوطًا صغيرة لتعليق شريحة تحتها". قد تبدو الطائرة نوعًا ما مثل مظلة عائمة لجهاز استشعار. في يوم من الأيام ، قد تطفو مظلات الاستشعار هذه عبر الغلاف الجوي. كوكب المريخ هو وجهة محتملة أخرى لهذا النوع من الأجهزة. الغلاف الجوي هناك هو نفس سماكة الغلاف الجوي للأرض.
هذا الاكتشاف رائع للغاية ، لكن لا تتوقع أن يرفعك لوح تحليق خفيف في الهواء. التأثير الضوئي يعمل فقط على الأجسام خفيفة الوزن للغاية. يقول رويشمان ، إذا كنت تريد أن تحلق في الهواء ، "التزم بالمغناطيسات فائقة التوصيل".
هذه واحدة من سلسلة تقدم أخبارًا عن التكنولوجيا والابتكار ، والتي أصبحت ممكنة بفضل الدعم السخي من مؤسسة Lemelson.
