厘米級飛行器成探太空新工具

國際研究團隊日前發佈消息稱，研究人員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。結合電腦建模和實驗室實驗優化“光泳力”後，他們製作了一個寬一厘米的圓盤，能夠在與高空陽光強度相當的光照下懸浮。

據悉，新型“光泳”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闢了新途徑。研究人員表示，“光泳”是一種氣體（或液體）中懸浮的顆粒被光加熱後產生的運動力。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。

研究團隊還提出了一種三厘米寬的版本，電腦模型顯示它白天在七十五公里高空能夠攜帶十毫克的載重，這足以負載包含射頻天線、太陽能電池和積體電路的小型通信系統。團隊模擬了一萬二千四百三十三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四百三十四個微尺度孔洞產生。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十萬美元（折合約八十萬澳門元），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，未來可用於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。

早在一百年前，天文學家已理解該原理，但難以將其投入實際運用。時至今日，大多數實驗仍然集中在極小的材料上，始終無法擴展到更大、更實用設備。研究人員指出，這是被動式空中懸浮技術從理論邁向實用的重要一步。團隊突破了“光泳”難以擴展至實用裝置的瓶頸，使小型載荷在臨近空間長期運行成為可能。這為大氣監測、環境傳感乃至高空通信提供了低成本、低功耗的部署方案。尤其值得關注的是其在火星探索中的前景：在稀薄大氣與充足光照的條件下，這類輕量化飛行器可規避傳統飛行器對複雜推進系統的依賴，大幅降低發射成本與任務風險。未來若能集成自主導航、能源管理與數據回傳系統，這類“智能微飛行器”或可在其他行星形成分散式傳感網絡，實現廣域、持續的科學觀測。

美 子