石墨烯有望助力激光操控太阳帆并调整卫星在外太空的位置。一项重力过山车实验显示,这种创新材料或能彻底改变地球外的推进技术">石墨烯有望助力激光操控太阳帆并调整卫星在外太空的位置。一项重力过山车实验显示,这种创新材料或能彻底改变地球外的推进技术">石墨烯与激光用于太空推进的配图石墨烯有望助力激光操控太阳帆并调整卫星在外太空的位置。一项重力过山车实验显示,这种创新材料或能彻底改变地球外的推进技术
2025年5月,一个国际研究团队携带超轻石墨烯气凝胶,参与欧空局(ESA)第86次抛物线飞行任务,在零重力阶段用激光照射样本,观察其在类太空环境下的反应。微重力阶段激光的作用令人惊讶:石墨烯样本瞬间向前推进。
实验在真空室中进行,连续激光照射3个石墨烯气凝胶立方体,高速相机通过玻璃管记录过程。石墨烯气凝胶是超轻、高孔隙率材料,兼具石墨烯优异的导电性和气凝胶结构的优势,低密度下仍保持强机械性能。
欧空局该实验(《微重力下石墨烯气凝胶的光驱动推进》)的项目科学家马可·布莱班蒂解释:“反应既快又剧烈,眨眼间石墨烯气凝胶就产生了大加速度,整个过程仅30毫秒。”研究由比利时布鲁塞尔自由大学(ULB)和阿联酋哈利法大学主导。
在地球重力条件下,气凝胶几乎不动。成果发表于《Advanced Science》,表明微重力可解锁石墨烯气凝胶光推进的速度、推力和距离潜力。另一发现是能通过调节光束控制推进:激光越强,加速度越大;激光脉冲触发陡峭加速度峰值后,气凝胶逐渐减速。
虽属基础科学研究,但这些成果显示太空光推进石墨烯气凝胶不仅可行,且效率极高。未来含石墨烯的航天技术或包括太阳帆推进、小卫星姿态控制,下一代气凝胶可将光转化为运动,节省任务关键燃料,腾出空间搭载其他技术。
布鲁塞尔自由大学材料物理与化学工程师乌戈·拉丰表示:“我们正开辟无推进剂推进的未来之路,超轻石墨烯气凝胶是实验室创新材料的完美范例,有望大幅节省太空任务的燃料与硬件。”此前光与石墨烯相互作用的研究已揭示多种运动形式,包括悬浮、旋转及宏观与纳米尺度推进。欧空局正通过Enable专题工作组探索该潜力,该工作组也在评估二维材料的全部优势。