国际学术期刊《自然》最新发表的研究论文显示,科学家成功开发出一种小型太阳能漂浮装置,可利用光泳效应在大气高层维持高度,无需传统燃料。该技术有望应用于空间天气监测及火星探索等领域。
光泳(Photophoresis)指气体或液体中悬浮颗粒受光加热后产生运动的物理现象,这一原理已被认知超百年,但实际应用近期才获突破。地球高空大气稀薄,光泳力足以支撑小型物体悬浮,但此前实验多局限于微轻材料,大型设备开发面临挑战。
美国哈佛大学Benjamin C. Schafer团队设计出新型飞行结构:两片多孔薄膜通过垂直微型支架连接。经计算机建模与实验室测试优化后,团队成功使1厘米宽圆盘在与高空日照相当的条件下实现悬浮。
研究人员提出3厘米宽版本方案,模型显示其在75公里高空可承载10毫克载荷,足以搭载集成射频天线、太阳能电池与微型电路的通信系统。
该研究证实光泳飞行器具备监测地球大气及行星探索的潜力。论文指出,当前火星运输成本超每公斤10万美元,而光泳装置在体积、重量及功耗上较专用卫星更具优势,未来可执行传感与通信任务。
团队透露将进一步开发导航系统、提升载荷能力与续航时间,以支持更大规模探测任务。