轻量化机器人，如何在火星稀薄的大气中飞行？
上升必然转化为下落，但空气动力学工程师们总会强调：先想办法升起来再说。
在地球上，大气的密度要远远高于多数其他行星，这也让我们得以通过简单的物理学原理推动物体摆脱重力、飞向高空。正如MIT的描述：
通过精细平衡四种物理力（升力、阻力、重力与推力），就能让比空气密度更大的东西飞在空中。在飞行期间，飞行器的升力必须与其重力相抵消，而推力需要超过阻力。飞行器的机翼负责提供升力，引擎则用于提供推力。飞行器体状越平滑，阻力就越小；制造材料则直接决定其重量，也就对应产生的重力。
但火星上的大气密度仅为地球大气的百分之一。如果想要在这颗红色的星球上驾驶传统的喷气式飞机，它的高度可能会一路下降直至扎向地面。对大多数固定翼飞机来说，火星大气提供的支撑力不足，导致飞机很难稳定保持高度。另外，选择“比空气更轻”的飞行器同样困难重重，毕竟这对制造材料的要求将极度严苛。好在NASA给出了自己的答案——机智号轻量化直升机，详见以下视频。
但我们还有没有其他的选择？与其坚持沿用陈旧的飞行器设计，为什么不制造一台超轻量化光驱动机器人，凭借薄纱般的机翼在火星表面自由游弋。
宾夕法尼亚大学的一组研究人员最近就开发出一种光驱动型悬浮技术，能够让体积小巧的微型“飞机”依靠光线保持飞行。该项目的初衷，在于解决飞行器在地球中间层区域内的飞行问题。
根据该团队发表的论文：
当前使用的飞行原理无法在地球中间层（大气层的上层区域，高度在50至80公里之间）内实现持续飞行。现代飞机无法在30至50公里的高度内长时间飞行，这是因为此区域内的空气密度过小，无法为飞机及气球提供足够的升力。
在解决方案中，研究人员制造出由OS薄膜制成的超薄飞盘——这是一种常见于模型飞机的聚酯薄膜。该团队介绍称：
我们制作出亚微米厚度，且顶部与底部表面不同的厘米尺寸样品。通过在碳纳米管单侧覆盖最薄的市售聚酯薄膜，我们增加了其底部的热适应系数，并在直径为厘米级别的碟盘上产生了光致电泳力，进而实现了光悬浮能力。需要强调的是，这类悬浮样品可以使用低成本材料通过简单方法制造而成，能够在对应80公里高度的大气压力之下实现稳定的空中悬停。
研究的下一步将包括制造小型飞行器，并在地球中间层区域进行实际测试。最有趣的一点是，地球大气的中间层与火星大气已经颇为相似，意味着该团队的成果有望解决火星表面的飞行难题。
当然，波音747与厘米级物体之间存在巨大的体量差异。宾夕法尼亚大学研究小组设想的飞行器只能携带约10毫克的重量，这肯定不够搭载人员或者常规设备——但好消息是，这么一点可怜的运载能力足以承载芯片、传感器以及信号发射器。
从理论上讲，我们可以将纳米机器人与传感器折叠到OS薄膜当中，并利用太阳光获得上升驱力、在火星上空保持飞行。
也许在未来的某一天，将有新的方案代替笨重的火星漫游车——这将是由成千上万个微型机器人组成的编队，它们在红色星球之上悬停集结，并井然有序地探索每一个未知的角落。