科技日報北京8月13日電（記者張夢然）《自然》13日發表的一項研究描述了一種新型“光泳”飛行器。該飛行器本質是一類小型太陽能漂浮裝置，可攜帶儀器漂浮在大氣層高處。這種裝置無需傳統燃料即可維持飛行高度，為未來氣候監測和火星探索開辟了新途徑。
示意圖展示了上萬個此類裝置的大氣懸浮狀態。圖片來源：《自然》在線版
“光泳”是一種氣體（或液體）中懸浮的顆粒被光加熱后產生的運動力。人們已經知道這種原理超過百年，但直到近期才開始探索它的實際用途。在地球大氣層上層，空氣十分稀薄，“光泳”的力強到足以讓小型物體漂浮。但迄今為止，大多數實驗都集中在非常小而輕的材料上，將之擴展到更大、更實用的大型設備一直是個挑戰。
美國哈佛大學研究團隊此次設計建造了一種新型飛行結構，由兩片薄而多孔的膜通過微小的垂直支撐連接而成。結合計算機建模和實驗室實驗優化“光泳力”后，他們制作了一個寬1厘米的圓盤，能夠在與高空陽光強度相當的光照下懸浮。
團隊還提出了一種3厘米寬的版本，計算機模型顯示它白天在75公里高空能夠攜帶10毫克的載重，這足以負載包含射頻天線、太陽能電池和集成電路的小型通信系統。團隊模擬了12433個此類裝置的懸浮飛行，其向上推力由熱對流氣流通過裝置膜上的434個微尺度孔洞產生。
這項新成果凸顯了“光泳”飛行作為監測地球大氣甚至探索其他行星的一種工具的潛力。研究團隊認為，現在的火星運輸成本每公斤超過10萬美元，而相比專門的人造衛星，“光泳”裝置在尺寸、重量和功耗方面均有顯著優勢，未來可用于執行傳感和通信任務。將來的設計可以包含導航系統、增加載荷能力和運行時長，以及執行更大規模的任務。
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