资讯首页   焦点新闻   国内新闻    国际新闻   产经新闻    深度解读    技术前沿   航天政策法规     视频    

独家:影响人类生活的20个航天技术应用

时间:2016年11月11日 信息来源:中国太空网 点击: 【字体:

《中国太空网讯》随着人类对外太空的不断探索,航天技术也被应用到地面,航天产品及服务持续改善着人类生活。以下是美国航天基金会《航天报告(2016)》中列举的20项航天技术应用。

生产、生活及娱乐

1. 找寻最佳的捕鱼位置

捕鱼成功与失败的关键是找到一个最佳捕鱼点,然后重复地在这个点捕鱼,利用记忆和推算保证一定的准确性。由于定位、导航及授时(PNT)信号可以准确地识别位置,因此可以在船上安装自动操舵系统,这个系统结合航海雷达、加速度计和陀螺仪,将船只准确地引导到指定的航路点。该服务提供实时卫星图像,沿着海岸执行鱼群监测并标记PNT数据,使捕鱼人到达捕鱼的最佳位置。

2. 控制无人机飞行区域

无人机从PNT芯片接收信息,将其与计划的位置比较,调节速度并再次定位。有了这样的闭环反馈系统,能够很好地保持航路点的准确性,并进行对无人机的飞机区域进行地理隔离,设置禁飞区。另外,在使用无人机给农作物喷洒杀虫剂时,提供实时地图数据进行安全监测已经被用于实际的场景中。

3. 跟踪足球运动员训练情况

JOHAN公司研制了一款跟踪器,使用ESA卫星导航技术计算运动员的速度、距离、定向和加速度。比赛结束后,跟踪器充电的同时可以读取数据,并上传至网络。教练能够通过手持设备访问该数据,数据信息将会显示队员的整体表现。这个应用让教练能够监控队伍里每个队员的信息,有助于防止队员受伤,或是决定每个运动员在赛场上的位置。

农业、林业及环境

4. 自动分析农作物产量

美国农作物产量预估需要调查全美成千上万的农户,每月分析1000家农田,传统方法耗费大量的时间和人力。笛卡尔实验室采用人工智能(AI)分析大量的遥感器数据,每日扫描来自上百万美国农田的数据。分析哪些是重要数据,并给出较为准确的玉米作物产量预测值。该公司2015年预估的玉米产量相对美国农业部估计的值仅仅少了2.8%。

5. 监控热带雨林树木采伐活动

欧洲航天局发起倡议,将卫星对地观测数据、PNT数据和在线数据用于监测碳排放。Blackshore公司使用哨兵2A卫星图像,开发了一款专业处理工具。处理后的图像被推送至Facebook,成为一种游戏。这些游戏玩家可以在图片上标记采伐的树木以及其它感兴趣的活动,这些标记将被收集进数据库。被标记的数据被推送到移动设备,感兴趣的机构和当地居民能够寻找到相应的标记地区并核实这些活动。

6. 分析水质及含氧量

藻华能够吸收大量的二氧化碳,产生地球上一半的氧气。但是当藻华生长不可控时,它们能产生对海洋生物和人类有害的毒性。一些机构倾向于开发一款智能手机程序,告知受影响区域的居民,所在区域的水和海鲜的供应可能有毒。哨兵2A、AQUA和陆地卫星(Landsat)等提供的数据比当地机构的水采样数据时效性更高,同时覆盖范围更广。

资源、环保及救援

7. 监控地下水资源

加利福尼亚州用水通常会超出其水资源供给。通过使用卫星和无人机合成孔径雷达数据,NASA一直在研究该州持续从地表下抽取水资源所带来的影响。数据揭示了某些区域的地面下沉是因为该区域过度抽取地下水,一些地区地面每月下沉达5cm。这些数据被用来精确定位问题严重区域,然后使用无人机进一步调查。这些数据对于预测地面下沉对基础设施(如桥梁、高速公路和灌溉渠)造成的影响程度至关重要,还能帮助当地水利部门采取水资源保护措施。

8. 跟踪有害泥浆污染范围

巴西Bento Rodriguez曾经是一个居住着约600人的村庄,而在2015年11月上旬不复存在。由于阻挡采矿废料及泥浆大坝的坍塌,这个小镇被有毒泥浆淹没。不同机构和公司的卫星将这个城镇曾经遭受的灾难“记录”下来,生成的图像和分析结果显示,超过500km以外的河流和居民区受到影响,并可能污染巴西东南部地区的饮用水、食物和一半的南大西洋地区。这些图像使得政府和公众更能了解灾害的范围,并帮助开展减灾工作。

9. 搜寻废墟下的受灾人员

NASA喷气推进实验室使用轨道测量算法研发出了“灾难及应急个体寻找技术(FINDER)”。在2015年4月尼泊尔地震后,该技术授权公司(R4公司)携带2个行李箱大小的探测仪到达受灾地,帮助救援人员从倒塌建筑和废墟下搜救受灾人员。该技术通过发送微波,能够探测出9m废墟以下的与呼吸和心跳有关的活动。在该设备的帮助下,尼泊尔废墟下共有4人被发现。

人类居住和船运

10. 净化国际空间站的空气

欧洲航天局与荷兰Bioclear公司合作研发了空气净化技术,计划帮助国际空间站的宇航员呼吸更清新的空气。这种生物过滤器将微生物从空气中分离,将它们转化成二氧化碳和水。抑制有害细菌在生物过滤器中生长,这家机构和公司设计了一种用DNA分析的方法识别过滤器中的病原体。这个技术还能判定整个太空站舱内表面的卫生程度,减少和防止设备损坏和微生物感染。

11. 降低风力涡轮机噪音

达尔文卫星星座是欧空局计划的寻找行星的卫星星座,绕太阳运行。这个星座由3~4颗卫星组成。Micromega动力学公司开发的磁力轴承和仿真工具能够帮助减少达尔文卫星的震动,从这个实验中获取的工具和技术正在帮助德国风力涡轮机降噪。风力涡轮机组附近的居民承受着震动引起的呼吸和睡眠问题。利用这一技术改造风力涡轮机组,将给附近居民带来一片宁静的氛围。

12. 海洋运输品的保鲜

一些农产品通过慢船运输到美国、英国和其它国家时,实时反馈和调节农产品环境对于防止果蔬过熟和变坏是至关重要的。英国卫星应用中心Catapult和一家蔬菜种植与进口商Barfoots of Botley正在进行农产品在海上运输中的实时监控和跟踪实验。收集的数据还可以显示出哪里的环境变化对农产品影响最大。运输公司可以选择不同的路线使农产品保持新鲜。

交通、资产及邮政

13. 让公共交通车辆优先通行

在比利时的佛兰德斯区,当地交通局试着确保公共交通车辆享有通行优先权。这个系统曾经非常脆弱且维修费用昂贵,现在通过无线电将公共交通车辆连接交通灯和PNT设备。改进后,当地交通局一年可省约14万欧元。爱尔兰的都柏林市也在超过1000辆公交车上配备了可以传输位置和速度的PNT跟踪应答器,在交通控制中心的电子地图上显示车辆的位置。另外,还可以使用这个数据分析交通模式以减轻交通拥堵。

14. 跟踪丢失或被盗车辆

从2012年开始,订购通用汽车安吉星OnStar服务的车主可以定位被盗车辆。汽车制造商(如特斯拉)提供给车主一款智能手机应用,车上的PNT系统结合实时数据用于定位,并在车主的屏幕上显示车的状态。该系统可以让车主选择——断开汽车蓄电池,通知警察并时更新汽车位置,或者两者都选。特斯拉使用调制解调器和SIM卡保持网络连接,通过网络服务提供商发送实时PNT数据,使车主获得信息。

15. 保障全球邮政服务

通过在智能手机中安装PNT芯片组可以提供全球邮政服务。以前,接收信件需要有具体地址,在家里或者当地邮局,然而有些国家的编址系统不完善或地址不存在。因此,几款智能手机程序仅需要收信人的PNT坐标作为私人送货服务的地址,就可以进行邮政服务。应用程序的功能可以各不相同,但是对于送货服务来说,都是把PNT坐标作为一个准确的地址来寻找。这些程序可能主要适用于发展中国家。

国土安全、人道援助及考古

16. 揭密封锁区域

朝鲜曾宣布,“当必要的时候,将公开执行死刑,这样广大群众才会增强意识。”这为一家商业图像情报公司AllSource提供了商机,该公司分析来自卫星、航天器和其它客户感兴趣领域的数据。一幅2014年的卫星图片中显示了靶场,结合朝鲜政府的政策、图片中的交通工具,最终得出结论,这个图片显示的是正在执行死刑。

17. 为难民投放食物

60万叙利亚人的食物和医药曾被某些政治团体切断。叙利亚空运项目与Uplift航天公司合作,尝试用无人机和航天技术提供食物和药品给这些人。在晚上,几百架无人机按预先编入的PNT航点从邻国土耳其起飞,用降落伞投放装满食品的箱子,援助指定的PNT坐标。该项目制造的无人机可以飞到100km远,而且可载重2kg。

18. 发现和保护考古遗址

航天考古学是用卫星传感器数据发现和绘制地上或地下隐藏的废墟。仅在埃及,卫星图像就被用于发掘出一些从前未被考古学家发现的遗址。埃及盗墓者在寻找贵重文物(如木乃伊和珠宝)时,挖掘穿墙的过程中很可能毁坏古迹奇观。考古学家使用卫星图像观察这些非法活动,同时寻找遗迹。从空间观测平台收集的图像显示了叙利亚废墟附近曾经搭建的帐篷,从而得知之前去过的盗墓者进行寻宝后最终将遗址摧毁。

生物科学和卫生保健

19. 监测植物生长程度

植物生长时会发光,发光的程度显示其生长程度。使用早期的卫星臭氧测量传感器,研究人员能够从太空估计农作物产量。如果植物由于不利天气或土壤条件处于不利的环境,那么光线很少,成长缓慢。这些信息为农民提供农作物收成的预计量,使农民调整灌溉和施肥方式。

20. 蛔虫实验有助人类健康

航天员在国际空间站待久了,肌肉萎缩和骨骼流失是影响航天员的重要问题。即使空间站的航天员每天锻炼,也会出现一定的骨质疏松问题,这与长期卧床的病人类似。日本宇宙航空研究开发机构正在利用蛔虫进行这项实验。在2015年4月的再补给任务中,这些蛔虫被发射到国际空间站,用于研究微重力引起的肌肉变化和微重力对衰老的影响。这个调查的结果不仅仅可以帮助航天员进行骨骼护理,更能够给地球上的病人和老年人提供健康治疗。



(作者:梁蓓蓉 摘译自美国航天基金会《航天报告(2016)》)
返回顶部