近日，科研團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種新型“光泳”飛行器。該飛行器本質(zhì)是一類小型太陽(yáng)能漂浮裝置，可攜帶儀器漂浮在大氣層高處。這種裝置無(wú)需傳統(tǒng)燃料即可維持飛行高度，為未來(lái)氣候監(jiān)測(cè)和火星探索開(kāi)辟了新途徑。

“光泳”是一種氣體（或液體）中懸浮的顆粒被光加熱后產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)力。人們已經(jīng)知道這種原理超過(guò)百年，但直到近期才開(kāi)始探索它的實(shí)際用途。在地球大氣層上層，空氣十分稀薄，“光泳”的力強(qiáng)到足以讓小型物體漂浮。但迄今為止，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都集中在非常小而輕的材料上，將之?dāng)U展到更大、更實(shí)用的大型設(shè)備一直是個(gè)挑戰(zhàn)。

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上萬(wàn)個(gè)此類裝置的大氣懸浮狀態(tài)示意圖

美國(guó)哈佛大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)此次設(shè)計(jì)建造了一種新型飛行結(jié)構(gòu)，由兩片薄而多孔的膜通過(guò)微小的垂直支撐連接而成。結(jié)合計(jì)算機(jī)建模和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)優(yōu)化“光泳力”后，他們制作了一個(gè)寬1厘米的圓盤(pán)，能夠在與高空陽(yáng)光強(qiáng)度相當(dāng)?shù)墓庹障聭腋　?/p>

團(tuán)隊(duì)還提出了一種3厘米寬的版本，計(jì)算機(jī)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(fù)載包含射頻天線、太陽(yáng)能電池和集成電路的小型通信系統(tǒng)。團(tuán)隊(duì)模擬了12433個(gè)此類裝置的懸浮飛行，其向上推力由熱對(duì)流氣流通過(guò)裝置膜上的434個(gè)微尺度孔洞產(chǎn)生。

這項(xiàng)新成果凸顯了“光泳”飛行作為監(jiān)測(cè)地球大氣甚至探索其他行星的一種工具的潛力。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，現(xiàn)在的火星運(yùn)輸成本每公斤超過(guò)10萬(wàn)美元，而相比專門(mén)的人造衛(wèi)星，光泳裝置在尺寸、重量和功耗方面均有顯著優(yōu)勢(shì)，未來(lái)可用于執(zhí)行傳感和通信任務(wù)。將來(lái)的設(shè)計(jì)可以包含導(dǎo)航系統(tǒng)、增加載荷能力和運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，以及執(zhí)行更大規(guī)模的任務(wù)。