影響人類生活的20個航天技術應用

影響人類生活的20個航天技術應用

生產、生活及娛樂

1.找尋最佳的捕魚位置

捕魚成功與失敗的關鍵是找到一個最佳捕魚點，然后重復地在這個點捕魚，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，這個系統結合航海雷達、加速度計和陀螺儀，將船只準確地引導到指定的航路點。該服務提供實時衛星圖像，沿著海岸執行魚群監測并標記PNT數據，使捕魚人到達捕魚的最佳位置。

2.控制無人機飛行區域

無人機從PNT芯片接收信息，將其與計劃的位置比較，調節速度并再次定位。有了這樣的閉環反饋系統，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域進行地理隔離，設置禁飛區。另外，在使用無人機給農作物噴灑殺蟲劑時，提供實時地圖數據進行安全監測已經被用于實際的場景中。

3.掌握足球運動員訓練情況

JOHAN公司研制了一款跟蹤器，使用ESA衛星導航技術計算運動員的速度、距離、定向和加速度。比賽結束后，跟蹤器充電的同時可以讀取數據，并上傳至網絡。教練能夠通過手持設備訪問該數據，數據信息將會顯示隊員的整體表現。這個應用讓教練能夠監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。

農業、林業及環境

4.自動分析農作物產量

美國農作物產量預估需要調查全美成千上萬的農戶，每月分析1000家農田，傳統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據，每日掃描來自上百萬美國農田的數據。分析哪些是重要數據，并給出較為準確的玉米作物產量預測值。該公司2015年預估的玉米產量相對美國農業部估計的值僅僅少了2.8%。

5.監控熱帶雨林樹木采伐活動

歐洲航天局發起倡議，將衛星對地觀測數據、PNT數據和在線數據用于監測碳排放。Blackshore公司使用哨兵2A衛星圖像，開發了一款專業處理工具。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據庫。被標記的數據被推送到移動設備，感興趣的機構和當地居民能夠尋找到相應的標記地區并核實這些活動。

6.分析水質及含氧量

藻華能夠吸收大量的二氧化碳，產生地球上一半的氧氣。但是當藻華生長不可控時，它們能產生對海洋生物和人類有害的毒性。一些機構傾向于開發一款智能手機程序，告知受影響區域的居民，所在區域的水和海鮮的供應可能有毒。哨兵2A、AQUA和陸地衛星（Landsat）等提供的數據比當地機構的水采樣數據時效性更高，同時覆蓋范圍更廣。

資源、環保及救援

7.監控地下水資源

加利福尼亞州用水超出了其水資源供給。通過使用衛星和無人機合成孔徑雷達數據，NASA一直在研究該州持續從地表下抽取水資源所帶來的影響。數據揭示了某些區域的地面下沉是因為該區域過度抽取地下水，一些地區地面每月下沉達5cm。這些數據被用來精確定位問題嚴重區域，然后使用無人機進一步調查。這些數據對于預測地面下沉對基礎設施（如橋梁、高速公路和灌溉渠）造成的影響程度至關重要，還能幫助當地水利部門采取水資源保護措施。

8.跟蹤有害泥漿污染范圍

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

9.搜尋受災人員

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

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公司合作研發了空氣凈化技術，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，這家機構和公司設計了一種用DNA分析的方法識別過濾器中的病原體。這個技術還能判定整個太空站表面的衛生程度，減少和防止設備損壞和微生物感染。

11.降低風力渦輪機噪音

達爾文衛星星座是歐空局計劃的尋找行星的衛星星座，繞太陽運行。這個星座由3～4顆衛星組成。Micromega動力學公司開發的磁力軸承和仿真工具能夠幫助減少達爾文衛星的震動，從這個實驗中獲取的工具和技術正在幫助德國風力渦輪機降噪。風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。風力渦輪機組已經改造完成后，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

一些農產品通過慢船運輸到美國、英國和其它國家。實時反饋和調節農產品環境對于防止果蔬過熟和變壞是至關重要的。英國衛星應用中心Catapult和一家蔬菜種植與進口商Barfoots of Botley正在進行農產品在海上運輸中的實時監控和跟蹤實驗。收集的數據還可以顯示出哪里的環境變化對農產品影響最大。運輸公司可以選擇不同的路線使農產品保持新鮮。

交通、資產及郵政

13.讓公共交通車輛優先通行

在比利時的佛蘭德斯區，當地交通局試著確保公共交通車輛享有通行優先權。這個系統曾經非常脆弱且維修費用昂貴，現在通過無線電將公共交通車輛連接交通燈和PNT設備。改進后，當地交通局一年可省約14萬歐元。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，還可以使用這個數據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用，車上的PNT系統結合實時數據用于定位，并在車主的屏幕上顯示車的狀態。該系統可以讓車主選擇——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。特斯拉使用調制解調器和SIM卡保持網絡連接，通過網絡服務提供商發送實時PNT數據，使車主獲得信息。

15.保障全球郵政服務

通過在智能手機中安裝PNT芯片組可以提供全球郵政服務。以前，接收信件需要有具體地址，在家里或者當地郵局，然而有些國家的編址系統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的地址，就可以進行郵政服務。應用程序的功能可以各不相同，但是對于送貨服務來說，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展中國家。

國土安全、人道救援及考古

16.揭密封鎖區域

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

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。現在，60萬敘利亞人的食物和醫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提供食物和藥品給這些人。在晚上，幾百駕無人機按預先編入的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.發現和保護考古遺址

航天考古學是用衛星傳感器數據發現和繪制地上或地下隱藏的廢墟。僅在埃及，衛星圖像就被用于發掘出一些從前未被考古學家所知的遺址。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。考古學家使用衛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。

生物科學和衛生保健

19.監測植物生長程度

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

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，也會出現一定的骨質疏松問題，這與長期臥床的病人類似。日本宇宙航空研究開發機構正在進行蛔蟲實驗。在2015年4月的再補給任務中，這些蛔蟲被發射到國際空間站，用于研究微重力引起的肌肉變化和微重力對衰老的影響。這個調查的結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）》