科学家探索使用光来悬浮中气层飞行的磁盘

宾夕法尼亚大学的一组研究人员发现,可以在中气层中悬浮非常薄的光盘。该研究结果论文发表在这一期的《科学进展》杂志上,该研究涉及一种允许在非常高的高度飞行的可行方法以及其运行状况。

地球和天气科学家希望能够将传感器发送到比现在更高的大气层中。这样做可以监视气流、可改善天气预报等。感兴趣的区域是中气层。

中气层(英语:mesosphere),又称中间层,是地球大气层的一部分,位于地面上方约50至85公里处,下方是平流层,上方是增温层,它位处于飞机所能飞越的最高高度及太空船的最低高度,只能使用亚轨道飞行的火箭进入,目前它是人类认知最少的一层大气层。

在这样的海拔高度上,空气太稀薄,以至于飞机无法飞行或气球无法到达,目前唯一的选择就是卫星和火箭。但是也有问题,空气太浓。摩擦和热量会使长时间的飞行变得不切实际。在这项新工作中,研究人员探索了一种解决该问题的新方法,使用来自下方的光线来保持非常轻的飞行器在高空飞行。

研究团队的方法包括用聚酯薄膜制造非常薄的光盘,每个光盘的直径只有6毫米。然后,他们用碳纳米管制成的膜在光盘的底部涂上一层。研究人员通过将圆盘放在真空室内,并模拟中球压力来检验他们的想法。他们发现在光盘上发射激光或反射阳光将它们推向空中一小段距离,并且他们可以通过调整激光来引导光盘。

研究人员解释说,悬浮不是由于激光的推动,而是由于激光撞击纳米管时产生的热量。他们注意到一些热量被吸收了,而有些则没有。撞击圆盘底部的热量以某种方式传递热量,这种方式导致分子向下移动的速度大于分子向上移动的速度,结果是光盘向上移动。

参考:Controlled levitation of nanostructured thin films for sun-powered near-space flight,Science Advances(2021). https://advances.sciencemag.org/content/7/7/eabe1127/tab-figures-data


科学家探索使用光来悬浮中气层飞行的磁盘

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发布日期:2021年02月18日  所属分类:科技
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