Fotoforese Mengubah Perbedaan Panas Menjadi Gerak di Dalam Gas

Fotoforese adalah gerak partikel yang tersuspensi di dalam gas ketika cahaya membuat pemanasan pada permukaannya tidak merata. NASA menjelaskan bahwa gaya fotoforetik muncul saat benda padat dipanaskan relatif terhadap gas di sekelilingnya melalui penyinaran, lalu pertukaran momentum antara permukaan dan molekul gas menghasilkan dorongan.

Sisi partikel yang lebih hangat mentransfer energi lebih besar kepada molekul gas yang menumbuknya dibanding sisi yang lebih dingin. Ketidakseimbangan tumbukan itu dapat mendorong partikel menjauhi sumber cahaya; arah dan besar gerak tetap bergantung pada sifat permukaan, tekanan gas, ukuran partikel, dan pola penyinaran.

Fotoforese berbeda dari tekanan radiasi. Tekanan radiasi berasal dari momentum cahaya, sedangkan fotoforese memerlukan interaksi termal dengan gas. Laporan teknis NASA juga mengingatkan bahwa pada kondisi tertentu terdapat fotoforese negatif, sehingga partikel dapat bergerak ke arah yang tidak sesuai dugaan sederhana ‘menjauh dari panas’.

Penelitian NASA NIAC menelaah gaya ini untuk wahana sangat ringan di mesosfer. Gagasannya adalah menggunakan cahaya dan interaksi gas untuk menghasilkan angkat pada ketinggian yang sulit dijangkau balon biasa maupun satelit, tetapi proyek itu merupakan riset teknologi dan bukan layanan operasional saat ini.

Pengamatan yang tampak kecil di laboratorium berguna karena memperlihatkan bagaimana gradien suhu dapat diubah menjadi gerak tanpa baling-baling. Namun hasil eksperimen tidak boleh dipindahkan begitu saja ke udara terbuka: tekanan, aliran, bahan, dan intensitas cahaya harus dihitung bersama.

Foto pendamping memperlihatkan demonstrasi fotoforese oleh Christoph Haisch pada 30 April 2009. Gambar diubah ukuran dan dikonversi ke JPEG, tanpa mengubah isi visualnya.

Sumber: NASA, “Photophoretic Propulsion Enabling Mesosphere Exploration”, https://www.nasa.gov/directorates/stmd/niac/photophoretic-propulsion-enabling-mesosphere-exploration-2/ ; NASA Technical Reports Server, “Photophoresis and Other Photokinetic Phenomena”, NASA Contractor Report 177468, https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19880004572/downloads/19880004572.pdf ; Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Photophoresis22.JPG

Catatan editorial: Artikel ini adalah artikel sains, bukan pengumuman penerbangan baru. Perbedaan antara fotoforese dan tekanan radiasi dipertahankan agar mekanismenya tidak disederhanakan secara keliru. Foto CC BY-SA 3.0 diubah ukuran dan dikonversi ke JPEG tanpa pemotongan.