影響人類生活的20個航天技術(shù)應(yīng)用

生產(chǎn)、生活及娛樂

1.找尋最佳的捕魚位置

捕魚成功與失敗的關(guān)鍵是找到一個最佳捕魚點，然后重復(fù)地在這個點捕魚，利用記憶和推算保證一定的準確性。由于定位、導(dǎo)航及授時（PNT）信號可以準確地識別位置，因此可以在船上安裝自動操舵系統(tǒng)，這個系統(tǒng)結(jié)合航海雷達、加速度計和陀螺儀，將船只準確地引導(dǎo)到指定的航路點。該服務(wù)提供實時衛(wèi)星圖像，沿著海岸執(zhí)行魚群監(jiān)測并標記PNT數(shù)據(jù)，使捕魚人到達捕魚的最佳位置。

2.控制無人機飛行區(qū)域

無人機從PNT芯片接收信息，將其與計劃的位置比較，調(diào)節(jié)速度并再次定位。有了這樣的閉環(huán)反饋系統(tǒng)，能夠很好地保持航路點的準確性，并進行對無人機的飛機區(qū)域進行地理隔離，設(shè)置禁飛區(qū)。另外，在使用無人機給農(nóng)作物噴灑殺蟲劑時，提供實時地圖數(shù)據(jù)進行安全監(jiān)測已經(jīng)被用于實際的場景中。

3.掌握足球運動員訓(xùn)練情況

JOHAN公司研制了一款跟蹤器，使用ESA衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)計算運動員的速度、距離、定向和加速度。比賽結(jié)束后，跟蹤器充電的同時可以讀取數(shù)據(jù)，并上傳至網(wǎng)絡(luò)。教練能夠通過手持設(shè)備訪問該數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)信息將會顯示隊員的整體表現(xiàn)。這個應(yīng)用讓教練能夠監(jiān)控隊伍里每個隊員的信息，幫助防止隊員受傷，或是決定每個運動員在賽場上的位置。

農(nóng)業(yè)、林業(yè)及環(huán)境

4.自動分析農(nóng)作物產(chǎn)量

美國農(nóng)作物產(chǎn)量預(yù)估需要調(diào)查全美成千上萬的農(nóng)戶，每月分析1000家農(nóng)田，傳統(tǒng)方法耗費大量的時間和人力。笛卡爾實驗室采用人工智能（AI）分析大量的傳感器數(shù)據(jù)，每日掃描來自上百萬美國農(nóng)田的數(shù)據(jù)。分析哪些是重要數(shù)據(jù)，并給出較為準確的玉米作物產(chǎn)量預(yù)測值。該公司2015年預(yù)估的玉米產(chǎn)量相對美國農(nóng)業(yè)部估計的值僅僅少了2.8%。

5.監(jiān)控?zé)釒в炅謽淠静煞セ顒?/p>

歐洲航天局發(fā)起倡議，將衛(wèi)星對地觀測數(shù)據(jù)、PNT數(shù)據(jù)和在線數(shù)據(jù)用于監(jiān)測碳排放。Blackshore公司使用哨兵2A衛(wèi)星圖像，開發(fā)了一款專業(yè)處理工具。處理后的圖像被推送至Facebook，成為一種游戲。這些游戲玩家可以在圖片上標記采伐的樹木以及其它感興趣的活動，這些標記將被收集進數(shù)據(jù)庫。被標記的數(shù)據(jù)被推送到移動設(shè)備，感興趣的機構(gòu)和當?shù)鼐用衲軌驅(qū)ふ业较鄳?yīng)的標記地區(qū)并核實這些活動。

6.分析水質(zhì)及含氧量

藻華能夠吸收大量的二氧化碳，產(chǎn)生地球上一半的氧氣。但是當藻華生長不可控時，它們能產(chǎn)生對海洋生物和人類有害的毒性。一些機構(gòu)傾向于開發(fā)一款智能手機程序，告知受影響區(qū)域的居民，所在區(qū)域的水和海鮮的供應(yīng)可能有毒。哨兵2A、AQUA和陸地衛(wèi)星（Landsat）等提供的數(shù)據(jù)比當?shù)貦C構(gòu)的水采樣數(shù)據(jù)時效性更高，同時覆蓋范圍更廣。

資源、環(huán)保及救援

7.監(jiān)控地下水資源

加利福尼亞州用水超出了其水資源供給。通過使用衛(wèi)星和無人機合成孔徑雷達數(shù)據(jù)，NASA一直在研究該州持續(xù)從地表下抽取水資源所帶來的影響。數(shù)據(jù)揭示了某些區(qū)域的地面下沉是因為該區(qū)域過度抽取地下水，一些地區(qū)地面每月下沉達5cm。這些數(shù)據(jù)被用來精確定位問題嚴重區(qū)域，然后使用無人機進一步調(diào)查。這些數(shù)據(jù)對于預(yù)測地面下沉對基礎(chǔ)設(shè)施（如橋梁、高速公路和灌溉渠）造成的影響程度至關(guān)重要，還能幫助當?shù)厮块T采取水資源保護措施。

8.跟蹤有害泥漿污染范圍

Bento Rodriguez曾經(jīng)是一個居住著約600人的巴西村莊，而在2015年11月上旬不復(fù)存在。由于阻擋采礦廢料及泥漿大壩的坍塌，這個小鎮(zhèn)被有毒泥漿淹沒。不同機構(gòu)和公司的衛(wèi)星將這個城鎮(zhèn)曾經(jīng)遭受的災(zāi)難“記錄”下來，生成的圖像和分析結(jié)果顯示，超過500km以外的河流和居民區(qū)受到影響，并可能污染巴西東南部地區(qū)的飲用水、食物和一半的南大西洋地區(qū)。這些圖像使得政府和公眾更能了解災(zāi)害的范圍，并幫助開展減災(zāi)工作。

9.搜尋受災(zāi)人員

NASA噴氣推進實驗室使用軌道測量算法研發(fā)出了“災(zāi)難及應(yīng)急個體尋找技術(shù)（FINDER）”。在2015年4月尼泊爾地震后，該技術(shù)授權(quán)公司（R4公司）攜帶2個行李箱大小的探測儀到達受災(zāi)地，幫助救援人員從倒塌建筑和廢墟下搜救受災(zāi)人員。該技術(shù)通過發(fā)送微波，能夠探測出9m廢墟以下的與呼吸和心跳有關(guān)的活動。在該設(shè)備的幫助下，尼泊爾廢墟下共有4人被發(fā)現(xiàn)。

人類居住和船運

10.凈化國際空間站的空氣

歐洲航天局與荷蘭Bioclear公司合作研發(fā)了空氣凈化技術(shù)，計劃幫助國際空間站的宇航員呼吸更清新的空氣。這種生物過濾器將微生物從空氣中分離，將它們轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。抑制有害細菌在生物過濾器中生長，這家機構(gòu)和公司設(shè)計了一種用DNA分析的方法識別過濾器中的病原體。這個技術(shù)還能判定整個太空站表面的衛(wèi)生程度，減少和防止設(shè)備損壞和微生物感染。

11.降低風(fēng)力渦輪機噪音

達爾文衛(wèi)星星座是歐空局計劃的尋找行星的衛(wèi)星星座，繞太陽運行。這個星座由3～4顆衛(wèi)星組成。Micromega動力學(xué)公司開發(fā)的磁力軸承和仿真工具能夠幫助減少達爾文衛(wèi)星的震動，從這個實驗中獲取的工具和技術(shù)正在幫助德國風(fēng)力渦輪機降噪。風(fēng)力渦輪機組附近的居民承受著震動引起的呼吸和睡眠問題。風(fēng)力渦輪機組已經(jīng)改造完成后，將帶給附近居民一片寧靜的氛圍。

12.使海洋運輸品保持新鮮

一些農(nóng)產(chǎn)品通過慢船運輸?shù)矫绹?、英國和其它國家。實時反饋和調(diào)節(jié)農(nóng)產(chǎn)品環(huán)境對于防止果蔬過熟和變壞是至關(guān)重要的。英國衛(wèi)星應(yīng)用中心Catapult和一家蔬菜種植與進口商Barfoots of Botley正在進行農(nóng)產(chǎn)品在海上運輸中的實時監(jiān)控和跟蹤實驗。收集的數(shù)據(jù)還可以顯示出哪里的環(huán)境變化對農(nóng)產(chǎn)品影響最大。運輸公司可以選擇不同的路線使農(nóng)產(chǎn)品保持新鮮。

交通、資產(chǎn)及郵政

13.讓公共交通車輛優(yōu)先通行

在比利時的佛蘭德斯區(qū)，當?shù)亟煌ň衷囍_保公共交通車輛享有通行優(yōu)先權(quán)。這個系統(tǒng)曾經(jīng)非常脆弱且維修費用昂貴，現(xiàn)在通過無線電將公共交通車輛連接交通燈和PNT設(shè)備。改進后，當?shù)亟煌ň忠荒昕墒〖s14萬歐元。愛爾蘭的都柏林市也在超過1000輛公交車上配備了可以傳輸位置和速度的PNT跟蹤應(yīng)答器，在交通控制中心的電子地圖上顯示車輛的位置。另外，還可以使用這個數(shù)據(jù)分析交通模式以減輕交通擁堵。

14.跟蹤丟失或被盜車輛

從2012年開始，訂閱通用汽車安吉星OnStar服務(wù)的車主可以定位被盜車輛。汽車制造商（如特斯拉）提供給車主一款智能手機應(yīng)用，車上的PNT系統(tǒng)結(jié)合實時數(shù)據(jù)用于定位，并在車主的屏幕上顯示車的狀態(tài)。該系統(tǒng)可以讓車主選擇——斷開汽車蓄電池，通知警察并時更新汽車位置，或者兩者都選。特斯拉使用調(diào)制解調(diào)器和SIM卡保持網(wǎng)絡(luò)連接，通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商發(fā)送實時PNT數(shù)據(jù)，使車主獲得信息。

15.保障全球郵政服務(wù)

通過在智能手機中安裝PNT芯片組可以提供全球郵政服務(wù)。以前，接收信件需要有具體地址，在家里或者當?shù)剜]局，然而有些國家的編址系統(tǒng)不完善或地址不存在。因此，幾款智能手機程序僅需要收信人的PNT坐標作為私人送貨服務(wù)的地址，就可以進行郵政服務(wù)。應(yīng)用程序的功能可以各不相同，但是對于送貨服務(wù)來說，都是把PNT坐標作為一個準確的地址來尋找。這些程序可能主要適用于發(fā)展中國家。

國土安全、人道救援及考古

16.揭密封鎖區(qū)域

朝鮮曾宣布，“當必要的時候，將公開執(zhí)行死刑，這樣廣大群眾才會增強意識。”這為一家商業(yè)圖像情報公司AllSource提供了商機，該公司分析來自衛(wèi)星、航天器和其它客戶感興趣領(lǐng)域的數(shù)據(jù)。一幅2014年的衛(wèi)星圖片中顯示了靶場，結(jié)合朝鮮政府的政策、圖片中的交通工具，最終得出結(jié)論，這個圖片顯示的是正在執(zhí)行死刑。

17.為難民投放食物

歷史上，政治團體常用饑餓對付平民百姓以奪取政權(quán)?，F(xiàn)在，60萬敘利亞人的食物和醫(yī)藥被某些政治團體切斷。敘利亞空運項目與Uplift航天公司合作，嘗試用無人機和航天技術(shù)提供食物和藥品給這些人。在晚上，幾百駕無人機按預(yù)先編入的PNT航點從鄰國土耳其起飛，用降落傘投放裝滿食品的箱子，援助指定的PNT坐標。該項目制造的無人機可以飛到100km遠，而且可載重2kg。

18.發(fā)現(xiàn)和保護考古遺址

航天考古學(xué)是用衛(wèi)星傳感器數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)和繪制地上或地下隱藏的廢墟。僅在埃及，衛(wèi)星圖像就被用于發(fā)掘出一些從前未被考古學(xué)家所知的遺址。埃及盜墓者在尋找貴重文物（如木乃伊和珠寶）時，挖掘穿墻的過程中很可能毀壞古跡奇觀?？脊艑W(xué)家使用衛(wèi)星圖像觀察這些非法活動，同時尋找遺跡。從空間觀測平臺收集的圖像顯示了敘利亞廢墟附近曾經(jīng)搭建的帳篷，從而得知之前去過的盜墓者進行尋寶后最終將遺址摧毀。

生物科學(xué)和衛(wèi)生保健

19.監(jiān)測植物生長程度

植物生長時會發(fā)光，發(fā)光的程度顯示其生長程度。使用早期的衛(wèi)星臭氧測量傳感器，研究人員能夠從太空估計農(nóng)作物產(chǎn)量。如果植物由于不利天氣或土壤條件處于不利的環(huán)境，那么光線很少，成長緩慢。這些信息為農(nóng)民提供農(nóng)作物收成的預(yù)計量，使農(nóng)民調(diào)整灌溉和施肥方式。

20.蛔蟲實驗有助人類健康

如果航天員在國際空間站待久了，肌肉質(zhì)量和骨骼流失是重要的問題。即使空間站的宇航員每天鍛煉，也會出現(xiàn)一定的骨質(zhì)疏松問題，這與長期臥床的病人類似。日本宇宙航空研究開發(fā)機構(gòu)正在進行蛔蟲實驗。在2015年4月的再補給任務(wù)中，這些蛔蟲被發(fā)射到國際空間站，用于研究微重力引起的肌肉變化和微重力對衰老的影響。這個調(diào)查的結(jié)果不僅僅可以幫助航天員進行骨骼護理，更能夠給地球上的病人和老年人提供健康治療。

梁蓓蓉_摘譯自

美國航天基金會《航天報告（2016）》