光驱动——“反重力飞行器”：新研究只用光，就能让物体悬浮起来 _飞行器

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有朝一日，基于这种光诱导流技术的 \"魔毯 \"可以在大气层高处搭载气候传感器——如果风向允许的话。

在宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)一栋工程大楼的地下室里，莫森·阿扎迪(Mohsen Azadi）和他的同事们挤在一组设置在丙烯酸真空室下面的刺眼LED灯周围，展开着一个引发科技革命的实验研究。他们盯着灯光和相机，并希望很快就能从坐在外壳内的两块小塑料盘上看到一些动作。 “我们不知道我们期望看到什么。 ”机械工程博士候选人阿扎迪（Azadi）说：“但我们还是执着于希望看到一些现象。 ”
他随后解释道：他们想看看这些盘子，是否会仅仅依靠光的力量而悬浮起来。光诱导流动，或光泳，本身并不是一个突破。研究人员已经利用这种物理现象，使不可见的气溶胶漂浮起来，并在微流控装置中对粒子进行分类。但他们以前从未移动过一个大到足以抓住的物体——更不用说移动任何能携带物体的物体了。

然而，这一实验成功了！阿扎迪（Azadi）说：“当两个样品被举起时，我们四个人之间既是兴奋，而又深怕破坏实验屏住了呼吸。这真是一种奇妙的感觉！”根据今天发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的一篇论文，每一块聚酯薄膜板都有铅笔直径那么宽，除了下面光线的能量外，其他什么都没有，只能靠它在空中盘旋。来自LED发光二极管的能量加热了聚酯薄膜特殊涂层的底层，为塑料下的空气粒子提供能量，并以一种微小但强大的阵风将塑料板推开。
这一工程结构是稳定的光诱导飞行的第一个实例，阿扎迪（Azadi）附带的理论模型可以模拟不同的飞行板在大气中的行为。有趣的是，该模型表明，一块悬浮板可以在上空50英里的范围内游移，同时携带传感器大小的货物。这是实验室成员提出的一个想法，作为研究天气和气候的一种方式——尽管大气科学家们说，这个想法仍然是初步阶段，将面临一些严峻的气象挑战。

科学家们之所以想把一个微型传感器送入未被探索的中间层，这是有原因的，中间层位于你头顶上方31到53英里之间。 “有时它被称为无知圈（ignorosphere），这只是个玩笑。 ”伊戈尔·巴加廷(Igor Bargatin)说，他是宾夕法尼亚大学的机械工程教授和阿扎迪的顾问，也是这项研究的负责人。 “我们只是没有渠道接触到它。你可以一次发射火箭几分钟，但这与使用飞机或气球进行测量大不相同。 ”
我们没有因为中间层无趣，而忽略它；我们忽略它，是因为它遥不可及。它下面密度更大的空气为飞机和气球提供了足够的升力。而上面的热层足够薄，空气阻力不会烧坏轨道卫星。中间层是两种情况中最糟糕的一种——它太薄了，无法提供升空，但足够厚时，又会足以烧毁一个轨道飞行器。
这对科学家来说是一个阻碍，因为中间层充满了许多有趣的现象，比如怪异的蓝色和红色闪电，以及数百万颗流星形成的微小弹片——流星，每天都灼热着穿过中间层。据美国国家大气研究中心(National Center for atmospheric Research)的大气科学家丹尼尔·马什(Daniel Marsh))称，这一层的化学成分对有兴趣追踪臭氧破坏的科学家也很有价值。马什在采访中谈道：“太阳风暴导致高能粒子进入中间层，产生一氧化氮。 ” 。这种一氧化氮渗入大气层的低层，侵蚀地球保护性的平流层臭氧。
巴加廷（Bargatin）认为，直接向这一区域发送科学探测仪直接，需要一种全新的飞行方式。使用光是有意义的，因为它的内在能量。科学家们已经测试了在太阳帆中捕捉轻粒子动量的想法，以10%的光速进入深空，但是这个想法在中间层的引力下就会崩溃。在过去的一个世纪里，物理学家们越来越习惯于用光来以其他方式移动物质。例如，激光可以推移蛋白质和珠子，对细胞进行分类，并像镊子一样拔出分子。 “到目前为止，几乎所有的研究都集中在微观粒子上。 ”巴加廷（Bargatin）说。他的实验室去年在《先进材料》（Advanced Materials）杂志上发表了一篇论文，报道了一种可以悬浮在气垫上的中空铝基薄片。同时，这项新的研究带来了一种更高端的设想——一个稳定的飞行系统，研究人员可以简单地让这些装置在中间层释放。

光驱动——“反重力飞行器”：新研究只用光，就能让物体悬浮起来

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