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准确观测高层大气、外逸层以及行星、太阳系乃至更遥远空间的稀薄介质，需要极高灵敏度的计量技术。该研究团队提出了一种基于悬浮纳米粒子动力学（“悬浮动力学”）的原位传感解决方案，阐述了其运行理念和系统架构。这种名为“LEVITAS”的传感器由介质纳米粒子释放装置与激光束焦点处的单粒子光学捕获系统构成。被捕获的纳米粒子形成千赫兹频段的简谐振荡器，其位置可通过散射激光光子的干涉测量以标准量子极限精度进行追踪。在模拟微正则冲击实验的基础上，研究人员证明该系统能精确测算周围介质的密度、速度、温度及成分组成。研究展示了LEVITAS从近地轨道至外逸层距离范围内的卓越性能，在此区间内能以理想频率检测单个粒子碰撞。此外，该传感器还能精准测量动量空间不同区域内的极端稀薄中性粒子分布——通过模拟测量穿透日球层并流经太阳系的星际介质高速中性气体粒子，验证了这一功能。