哈佛大學約翰·A·保爾森工程與應用科學學院（SEAS）的研究人員成功測試了一種能在地球中層大氣（約離地72公里處）懸浮的輕量級太陽能裝置。這些裝置利用光壓電效應（photophoresis），即光誘導加熱使氣體分子產生動量，從而在低壓環境中產生升力。這項發表於2025年8月13日《自然》期刊的突破性研究，為大氣研究開闢了新途徑。
這些裝置由陶瓷氧化鋁製成的薄膜製成，尺寸為釐米級，並覆蓋一層鉻以吸收陽光。在相當於自然陽光強度55%的光照下，這些薄膜能在真空室中懸浮，模擬中層大氣的條件。此項成功的演示表明，有潛力將此類裝置部署到高層大氣，以收集關於風速、溫度和壓力的關鍵數據，這些參數對於完善氣候模型和提高天氣預報的準確性至關重要。中層大氣，位於地表上方50至100公里之間，由於其高度和現有技術的限制，長期以來一直難以研究。傳統方法，如探空火箭，只能提供間歇性數據，導致對該大氣層的理解存在顯著的空白。引入這些太陽能裝置提供了一種持續且可持續的監測該區域的方式，可能徹底改變我們對大氣動力學的認知。
除了大氣研究，這項技術在行星探索方面也展現出巨大潛力。火星等行星的稀薄大氣與地球的中層大氣有相似之處，這表明這些裝置可以適應外星環境。這種適應性將有助於研究火星的天氣模式，並為未來了解行星大氣的任務做出貢獻。該研究團隊由前哈佛研究生Ben Schafer領導，並與芝加哥大學教授David Keith以及SEAS材料工程教授Joost Vlassak合作。他們的研究為Rarefied Technologies公司奠定了基礎，該公司專注於透過創新技術推動大氣研究。值得注意的是，光壓電效應的原理最早可追溯到19世紀末，當時物理學家威廉·克魯克斯（William Crookes）的輻射計就已展示了光對物體運動的影響，而現代奈米技術的進步使得製造如此精密的裝置成為可能。研究人員估計，一個半徑為3公分的裝置可以攜帶10毫克的酬載，足以進行簡單測量和與地面通信，這比以往測試過的任何裝置在重量比方面都產生了更大的升力。