地球大氣層中，位於地表上方 50 至 100 公里處的中層大氣，由於其難以觸及的特性，至今仍是科學探索的未知領域。傳統的飛行器如飛機和衛星，在進入此高度範圍時面臨技術上的挑戰。然而，對此區域動力學的深入理解，對於提升天氣預報的精準度及氣候模型的準確性至關重要。
一項發表於《自然》期刊的開創性研究，提出了一種利用太陽光進行探測的新穎方法。研究團隊開發出輕巧的結構，這些結構能藉由太陽能自行漂浮並產生持續推力。這些裝置主要由陶瓷氧化鋁製成，底部覆蓋一層鉻，利用「光泳效應」（photophoresis）原理運作。光泳效應是指當氣體分子接觸到物體受光照射而變暖的一側時，會比接觸到較冷一側的分子產生更大的作用力，進而推動物體前進。此現象通常微弱，但在低壓環境下則能產生顯著的推力。
這種創新技術為高層大氣的探索開啟了新的可能性。它能夠收集風速、氣壓和溫度等關鍵數據，填補了先前難以取得的數據缺口，這對於校準氣候模型和改進天氣預報具有極大的價值。研究人員預測，若能實現技術的全面潛力，在未來十年內，由這類裝置組成的飛行器陣列將能收集到關於中層大氣溫度、氣壓、化學成分和風力動力學的高解析度數據。
此外，類似的裝置還可能應用於電信領域。透過部署一系列漂浮的通訊天線，它們能夠提供與低軌衛星相當的數據傳輸能力，且由於更接近地面，其延遲時間也更短。這項研究不僅是利用太陽能技術進行大氣探索的一大步，更有望對氣候科學和衛星通訊產生深遠影響。
哈佛大學的物理學家 Ben Schafer 領導的團隊，以及賓州大學的 Igor Bargatin 教授的研究，都為此領域的發展奠定了基礎。這些裝置的設計靈感部分來自於 19 世紀的克魯克斯輻射計，透過先進的奈米製造技術，將其原理應用於實際的大氣探索任務中。例如，由哈佛大學衍生出的新創公司 Rarefied Technologies，正積極將此概念商業化，以期實現高空天氣監測的目標。這些微型裝置的潛力，甚至延伸到對火星等其他行星大氣的研究，為太空探索帶來了新的契機。這項技術的發展，預示著我們對大氣層最難以捉摸區域的理解，將迎來前所未有的突破。