研究人員最近展示了一種輕巧的圓盤狀裝置，能夠在大約 30 至 60 英里高的中層大氣中懸浮。這款概念裝置由哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院的團隊設計。中層大氣長期以來一直是科學研究的盲點，因為現有技術難以進行研究，這一地區超出了飛機和氣球的可及範圍，但又低於衛星的軌道。對這一大氣層的更好了解可能會導致更準確的天氣預報和氣候模型。研究團隊認為，這些以陽光為動力的裝置可以到達這一難以接近的區域，以收集感測數據。
根據芝加哥大學教授大衛·基思的說法，這一新型裝置開啟了一類全新的設備：一種被動的、以陽光為動力的裝置，特別適合探索我們的高層大氣。他表示，將來這些裝置可能會在火星或其他行星上運行。這項技術的概念最早可以追溯到 1873 年，而最近的納米製造技術進步使得研究小組能夠以高精度創建所需的輕型納米級裝置。該裝置利用光動力學進行懸浮，這是一種由陽光驅動的推進方式。
研究小組的首席作者本·謝弗表示，他們正在研究一種名為光動力學的奇特物理機制，以及它在照射光線時懸浮非常輕的物體的能力。這是一種物理效應，當光線照射在物體上時，會對其施加一種力。在中層大氣的低壓條件下，氣體分子在物體的熱側上反彈的力度大於在冷側的反彈力度，這樣便產生了持續的動量，形成了一種提升力。通常情況下，光動力力過於微弱而不易察覺，但這一新裝置小巧輕便，使得這一力量足以克服其重量，從而達到懸浮的效果。
研究人員開發了一種納米製造過程，以創建堅韌的厘米級裝置。該裝置使用薄薄的陶瓷鋁土膜和底部的鉻層來吸收陽光。為了模擬中層大氣的條件，研究小組建立了一個低壓室，並演示該裝置的工作原理。實驗結果與預測的裝置在高層大氣中的性能進行了比較。在一次實驗中，一個 1 厘米寬的結構在 26.7 帕斯卡的氣壓下懸浮，這一條件在地球 60 公里高的地方出現，當時照射的光（LED 和激光）強度僅為陽光強度的 55%。
這是首次有人展示可以建造較大光動力結構並使其實際在大氣中飛行的可能性。這一新裝置在氣候科學領域具有多種潛在應用，特別是它可以攜帶感測器以收集中層大氣中的風速、壓力和溫度數據。此外，這項技術還可用於電信，通過一組浮動裝置創建天線陣列，為國防和緊急響應提供支持。研究人員目前正在努力整合通信載荷，以實現這些裝置即時傳輸數據的功能。如果成功，這一光動力裝置將成為一種固有可持續的飛行機制，因為它不需要燃料、電池或光伏裝置。該研究成果已發表在《自然》期刊上。
