哈佛研究人员测试太阳能驱动设备用于中层大气研究

编辑者: Tetiana Martynovska 17

哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)的研究人员在利用阳光在中层大气(约70公里高空)悬浮轻质设备方面取得了突破。该技术基于“光致蒸发”现象,利用光照引起的温差产生推力以在低压环境中实现升力。这项研究成果于2025年8月13日发表在《自然》杂志上,由本·谢弗领导,并得到了大卫·凯斯和朱斯特·弗拉斯萨克教授的支持。

中层大气(50至100公里高空)因其高度而难以探测,传统飞机和卫星均无法有效抵达,被称为“认知盲区”。该区域的风速、温度和压力等关键参数了解有限,探空火箭的间歇性数据也留下了信息缺口。光致蒸发原理,最早可追溯至19世纪威廉·克鲁克斯爵士的库克辐射计,通过光照产生的温差使气体分子反弹产生推力。现代纳米技术使得制造能利用这一效应的超轻设备成为可能。

哈佛团队设计了厘米级的陶瓷氧化铝薄膜设备,底部集成铬层以最大化吸收太阳光。在模拟中层大气条件的真空室中,设备在相当于自然日照强度55%的光照下成功悬浮。这种精密的结构设计和材料的超轻特性,使得光致蒸发产生的升力足以克服设备重力,实现持续空中存在。

这些太阳能驱动的悬浮设备部署后,将能收集风速、温度和压力等关键环境数据,提升对气候变化和天气模式的理解与预测能力。此外,该技术有望作为通信平台,提供类似星链的低延迟数据传输。鉴于火星稀薄大气与地球中层大气的相似性,该技术也为火星探索和通信提供了新可能。

这项研究是本·谢弗博士在其哈佛大学博士研究期间的成果,得到了朱斯特·弗拉斯萨克教授和大卫·凯斯教授的支持。他们的工作为2024年成立的Rarefied Technologies公司奠定了基础,该公司旨在将此技术商业化,实现对地球上层大气进行持续监测。

来源

  • Space.com

  • Harvard SEAS News

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