技术越来越接近科幻故事，其中光线将人和动物提升到航天器：在类似于火星的实验室环境中，首次有可能移动由激光驱动的宏观物体，直到现在，这只在外星人绑架的描述中看到过，一般来说， 在科幻小说的极客和极客亚文化中。

科幻小说中的牵引光束可能很快就会成为现实

牵引梁是“神秘的”，因为它们可以抓住和举起物体。牵引梁的概念最初是由科幻作家爱德华·埃尔默·史密斯(Edward Elmer Smith)于1931年创建的，但它已经让科学家和工程师着迷，以至于多年来，他们取得了越来越接近这种未来主义幻想的重大成就。

2015年，纳瓦拉公立大学和英国的研究人员建造了世界上第一个声波牵引光束，它可以使用宽振幅声波提升和移动物体，能够产生镊子，龙卷风或瓶子形式的声场。

该团队表明，至少有三种不同形式的声力场像牵引光束一样工作。但它们并不是唯一能够在远处移动物体的力量。

光学牵引光束

还开发了利用光的机械效应的光学牵引光束。最初于2011年提出，它们基于光包含能量和动量的事实，并且这些功能可用于各种类型的光学操作，例如悬浮和旋转。

光学镊子是这些发展的一个明显例子，是常用的科学仪器，它使用激光远程固定和操纵微小物体，如原子或细胞。然而，在过去的十年里，科学家们一直在研究一种新型的光学操纵：使用激光来制造能够吸引更大物体的光学牵引光束。这些努力现在取得了令人满意的结果。

中国的宏观物体

中国青岛科技大学的一个团队首次开发出一种利用激光通过光压吸引宏观物体的方法。

在《光学快报》杂志上发表的一篇论文中，这项研究的作者解释说，到目前为止，已经确定光太小而无法吸引宏观物体。然而，他们补充说，由于一种新的方法，光的吸引力可以获得更大的振幅并超越微观世界。

事实上，研究人员之一王磊在一份声明中解释说，用这种新方法实现的光的吸引力比用于推动太阳帆的光的压力大三个数量级以上，这是一种探测器和航天器的推进方法，替代或补充使用利用光子脉冲施加小推力的发动机。通过太空。

石墨烯和二氧化硅

Wang和他的同事证明，由石墨烯和二氧化硅组成的宏观物体可以在稀薄气体环境中用于激光牵引，这种环境的压力类似于火星上发现的压力，其密度比地球低约100倍。

当用激光照射时，这些物体的结构会产生相反的温差，这意味着激光对面的一侧变得更热。在被激光束照射后，存在于该背面的气体分子接收更多的能量并将物体推向光源。

激光力

将这一过程与稀薄气体环境的低气压相结合，研究人员可以获得足够强的激光拉力来移动宏观物体。

在该实验中观察到的位移约为2.5毫米，相应激光器的拉力估计为0.8微牛顿。牛顿是施加一秒钟以 1 kg 的质量将其速度提高 1 m / s 的力。微牛顿相当于牛顿的百万分之一。

扭摆

该实验围绕扭摆展开，扭摆是一种经常使用的振荡运动形式，例如汽车悬架部件。该实验中使用的扭摆是用石墨烯和二氧化硅的结构制成的，并表明可以用肉眼观察到激光吸引现象：两个装置都长约五厘米。

然而，应该指出的是，被光吸引的宏观物体是专门为实验设计的，它是在非常特殊的实验室条件下进行的：压力远低于地球的大气压力。研究人员认为，如果这种牵引光束的有效性目前在地球上受到损害，那么它可能在其他行星上被证明是有用的。

适用于火星

“由于我们用来证明该技术的稀薄气体环境与火星上的稀薄气体环境相似，因此它可能有可能操纵火星上的车辆或飞机，”王说。应该记住，宇航局正在考虑使用牵引光束来收集火星样本，这项技术也可用于从地球大气层或其他行星的彗星或云的尾部收集粒子。

这些潜在的发展与科幻小说告诉我们的内容无关，科幻小说告诉我们航天器发射的牵引光束从我们的星球上“绑架”动物或人，但这项研究中发展的概念肯定会对太空探索产生重要影响。

拖拉机梁概念验证

然而，研究人员警告说，这项工作只是一个概念证明，该技术的许多方面在变得实用之前都需要改进，无论是在地球上还是在其他星球上。

例如，需要一个系统的理论模型来准确预测激光对某些参数的拉力，包括物体几何形状、激光能量和周围介质。他们还希望改进激光器的提取策略，使其能够在更宽的气压范围内运行。

“我们的工作表明，当光，物体和介质之间的相互作用受到仔细控制时，灵活地操纵来自宏观物体的光是可行的，”王说。“它还显示了激光 - 物质相互作用的复杂性，并且许多现象远未在宏观和微观尺度上得到理解。