tl; dr: La técnica solo funciona a baja presión y funciona con una pequeña diferencia de presión entre la parte superior e inferior, por lo que en realidad es solo para "microvoladores" extremadamente delgados y livianos y no se puede extender a naves espaciales grandes.

El video enlaza con el artículo de acceso abierto en Science Controlled levitation of nanostructured thin films for sun-powered near-space flight y hay un PDF extenso con más información y seis videos en los Materiales complementarios del artículo .

Veamos el resumen del artículo:

En resumen, este trabajo demostró un enfoque para la levitación fotoforética de estructuras macroscópicas que no requiere un gradiente de temperatura dentro del objeto, lo que ofrece un camino para el desarrollo de microvoladores fotoforéticos asequibles para la mesosfera. Desarrollamos un modelo teórico para discos delgados, que mostró concordancia con los experimentos realizados utilizando métodos de fabricación de bajo costo. Las pruebas de levitación tuvieron éxito a presiones de ~10 Pa y una intensidad de luz incidente de 0,5 Wcm2. También presentamos un método para atrapar y controlar el vuelo estacionario de los delgados microvoladores. Por último, la levitación fotoforética a través de la fuerza Δα mostró una dirección constante de la fuerza de elevación hacia arriba, independientemente de la dirección de la luz entrante.

Nuestro modelo validado experimentalmente predice que el mismo enfoque se puede utilizar en el espacio cercano a altitudes de entre 50 y 100 km. Dichos microvoladores pueden usar la luz solar o un rayo láser desde cualquier dirección para permanecer levitados durante largos períodos de tiempo, lo que permite, por ejemplo, el mapeo de los flujos de viento en estas grandes altitudes mediante el seguimiento de la ubicación de estos volantes mediante un radar o lidar. Existe una gran oportunidad de aumentar aún más la fuerza aumentando la diferencia en los coeficientes de acomodación y reduciendo la emisividad infrarroja. Tales mejoras permitirán que los microvoladores transporten cargas útiles de hasta 10 mg, que pueden consistir en un sustrato delgado o sensores de polvo inteligentes para aplicaciones meteorológicas y climáticas, como medir la temperatura, la presión o los niveles de dióxido de carbono.

1. La demostración ofrece "un camino hacia el desarrollo de microvoladores fotoforéticos asequibles para la mesosfera".
2. Estos "microvoladores pueden usar la luz solar o un rayo láser desde cualquier dirección para permanecer levitados durante largos períodos de tiempo, lo que permite, por ejemplo, el mapeo de los flujos de viento en estas altitudes al rastrear la ubicación de estos volantes usando un radar o lidar".

¿Como funciona? ¿Cuál es el principio?

Recortado de la Figura 1.

Un disco delgado y de baja masa absorbe la luz solar o la luz láser y se calienta o calienta bastante en una parte de la atmósfera de muy baja densidad donde el enfriamiento es menos eficiente. A medida que las moléculas de aire chocan con las superficies calientes, se dispersan a una velocidad mayor en promedio.

Si los detalles de las formas de las microestructuras o nanoestructuras de cada lado difieren, pueden mejorar la dispersión de las moléculas de aire en un lado en comparación con el otro de cierta manera; impiden que las moléculas retrocedan con una componente de velocidad perpendicular en un lado; es más probable que las moléculas se dispersen de izquierda a derecha en un lado que en el otro debido a las nanoestructuras de aspecto ondulado en una superficie.

En una escala microscópica, la presión es solo la suma de todos los millones de pequeños impulsos que experimenta una superficie por todas las pequeñas moléculas que la golpean. Si la suma de todos los componentes normales de un lado es menor que la del otro, entonces hay una diferencia de presión.

¡Integre eso sobre la superficie y obtendrá elevación!

nota: esto funciona cuando el camino libre medio de las moléculas es lo suficientemente largo como para que se dispersen de la superficie nanoestructurada antes de interactuar con otras moléculas. Actualmente la técnica no funcionará a nivel del mar; tienes que subirlos a una parte de la atmósfera de baja presión de alguna otra manera.

¿Cuánto ascensor hay?

La elevación es la diferencia de presión por el área. La diferencia de presión es una pequeña fracción de la presión atmosférica total, que el resumen del documento menciona que está en el régimen de 10 a 30 Pa, la diferencia de presión será una pequeña fracción de eso. La presión en la superficie de la Tierra a modo de comparación es de 100.000 Pa.

Así que estamos hablando de una 100.000 a una millonésima de 15 psi. Diminuto.

La pregunta dice:

¿Qué tan poderoso debería ser un láser para hacer factible este tipo de propulsión a una distancia de, por ejemplo, 80 km, y qué tamaño de nave podría comprarse de manera realista a esa altitud?

Seguiré la evaluación de @Uwe de que este mecanismo en particular nunca levitará una "gran nave".

Esto es estrictamente para microvoladores fotoforéticos mesosféricos.

Una película polimérica macroscópica con superficie nanoestructurada, hecha de una película de mylar de 0,5 micras de espesor recubierta con nanotubos de carbono en un lado, un disco de 6 mm de diámetro es, en mi opinión, algo totalmente diferente a una nave.

El experimento con este objeto de micropelícula se realizó en una cámara de vacío a presiones de entre 10 y 30 Pa. Por lo tanto, no se demostró que llegara a la atmósfera superior desde la superficie de la Tierra.

A una altura de unos 80 km sobre el suelo, la presión es de 10 Pa. Para utilizar esos microdiscos a esa altura con un láser desde el suelo, se debe iluminar un área de aproximadamente 1 km de diámetro. La posición real de esos discos no se pudo predecir con precisión. Si en la cámara de vacío se iluminó un círculo de 1 m, ¿cuánta potencia láser se necesita para 1 km de diámetro? El área de un círculo es proporcional al cuadrado del diámetro, por lo que necesitamos un millón de veces más potencia del láser.

Si solo se calienta el aire debajo, no se obtiene un flujo direccional del aire calentado. Es como cortar una cámara de combustión en dos mitades y usar solo la mitad superior sin ninguna boquilla.

Necesitaríamos unas 100 veces el diámetro, 100 veces el grosor y 10.000 veces la presión del aire para un disco de 0,6 m de diámetro en aire libre sobre el suelo. Así que estamos a unos 100 millones de veces de la línea de meta, demasiado lejos en mi opinión.

Necesitábamos 40 años de un chip de memoria de 1 kilobit a un chip de 16 gigabits. 4 décadas por un factor de 16 millones en densidad de memoria. Este gran aumento se logró cuadruplicando el tamaño de la memoria cada 3 años y 4 meses, un factor de$2^{24}$en 40 años

Si hacemos un factor de$10^8$con esa película, solo obtenemos un disco de 600 mm de 50 µm de espesor y un rango de presión de 1 bar a 10 Pa. Todavía un factor de 1000 para llegar a un disco de 6 m de 5 mm de espesor. Pero, ¿qué tamaño necesitamos para una carga útil de aproximadamente 100 g a kg?