一项在抛物线飞行中的微重力实验显示,激光可在类太空条件下推动石墨烯气凝胶产生明显位移,为未来太阳帆引导及卫星在轨位置与姿态调整等应用提供了新的实验依据。

2025年5月,国际研究团队携带超轻石墨烯气凝胶参加欧洲航天局(ESA)第86次抛物线飞行活动。在每次进入零重力阶段时,研究人员对样品进行激光照射,观察其在微重力环境下的运动响应。

实验装置位于真空腔内,一束连续激光照射三个由石墨烯气凝胶制成的小立方体,高速摄像机通过玻璃管记录全过程。研究人员介绍,石墨烯气凝胶具有超轻与高孔隙率特性,将石墨烯的电导性能与气凝胶结构的机械优势结合,在极低密度下仍能保持较强机械性能。

欧洲航天局该实验项目科学家Marco Braibanti表示,微重力阶段的反应“迅速而剧烈”,石墨烯气凝胶在约30毫秒内经历了显著加速度并向前运动。该实验项目名为“微重力环境下光驱动石墨烯气凝胶推进”。

研究由比利时布鲁塞尔自由大学(ULB)与阿联酋哈利法大学的研究人员牵头。团队称,在地球重力条件下,气凝胶几乎没有移动;而在微重力环境中,材料在速度、推力与位移距离方面的表现更为突出。相关研究结果已发表在《Advanced Science》。

研究还显示,推进效果可通过调节光束实现控制。Braibanti称,激光强度越高,加速度越大;激光脉冲会触发明显的加速度峰值,随后样品出现减速。
欧洲航天局材料物理与化学工程师Ugo Lafont表示,这些结果仍处于基础科学阶段,但显示出利用光在太空中推动石墨烯气凝胶的可行性与较高效率,并为“无推进剂推进”的探索提供了实验支撑。
欧洲航天局指出,围绕光与石墨烯相互作用的既有研究已观察到多种运动形式,包括悬浮、旋转以及宏观与纳米尺度的推进。ESA目前通过Enable专题团队继续评估二维材料的相关潜力与应用前景。
