監(jiān)視颶風(fēng)的無人機(jī)
“大烏鴉”無人機(jī)
“伊哈納”無人機(jī)
“Aerosonde Mark 3"無人機(jī)
北京時間9月26日消息，據(jù)美國國家地理網(wǎng)站報道，無人機(jī)已經(jīng)開始越來越多地運(yùn)用在各行各業(yè)。從美軍在阿富汗和巴基斯坦的軍事行動，到海洋和環(huán)境監(jiān)視，這種新興技術(shù)正極大程度的改變著我們的生活，而美國宇航局在這一方面走的更遠(yuǎn)，他們將軍方原本用于戰(zhàn)場的大型高空無人機(jī)改造，用來進(jìn)行對颶風(fēng)和熱帶風(fēng)暴的監(jiān)視和研究工作，無人機(jī)在美國也被廣泛地用于土地管理和野生動物監(jiān)測等領(lǐng)域。
盡管上周美國公民自由聯(lián)盟（ACLU）和奧巴馬政府在法庭上為了美國軍方在反恐戰(zhàn)爭中使用無人機(jī)一事爭論不休，美國宇航局卻正使用無人機(jī)進(jìn)行著旨在加深我們致命風(fēng)暴的理解并嘗試做出預(yù)報的工作。
9月19日，一架美國宇航局的全球鷹無人機(jī)離開位于弗吉尼亞的惠洛浦航空基地，它此行的目的地是颶風(fēng)納丁的臺風(fēng)眼，這一颶風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)肆虐北大西洋長達(dá)一周時間。這已經(jīng)是這架全球鷹無人機(jī)今年的第三次出航，本次是3年來首次進(jìn)行的一項耗資3000萬美元，利用高空長時間的無人機(jī)監(jiān)測來自收集數(shù)據(jù)，從而對熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度的演化過程開展研究。和之前經(jīng)常使用的有人駕駛飛機(jī)相比，翼展35米，裝有一臺引擎的全球鷹無人機(jī)可以連續(xù)飛行30小時以上，飛行距離可達(dá)1.77萬公里。
拉馬什·卡卡（Ramesh Kakar）是這項隸屬美國宇航局地球科學(xué)項目的研究計劃的首席氣象研究員。他說：“我們可以借此深入到此前有人駕駛飛機(jī)無法抵達(dá)的區(qū)域。”斯科特·布勞恩（Scott Braun）是美國宇航局新的全球鷹項目主管。他認(rèn)為無人機(jī)的續(xù)航能力意味著“調(diào)查”和“監(jiān)視”兩者之間的差異。他說：“如果你每次都僅僅是路過藥品經(jīng)銷商的房子，你可能沒辦法正好看到他。但如果你在那里待上一整天，你就很有可能遇上他。”
在此之前，全球鷹無人機(jī)一直承擔(dān)著為美國軍方進(jìn)行偵查和長時間的情報收集工作任務(wù)。美國宇航局的科學(xué)家和美國國家海洋和大氣管理局，以及全球鷹無人機(jī)的生產(chǎn)商諾斯羅普·格魯曼公司開展合作，希望他們所作的努力將可以呈現(xiàn)熱帶風(fēng)暴的完整生命周期，并幫助完善颶風(fēng)預(yù)警模式，減少由于颶風(fēng)損害和撤離行動造成的損失。布勞恩表示：“如果我們能改進(jìn)預(yù)報工作，我們便可以節(jié)約金錢，拯救生命。”
使用無人機(jī)對于美國宇航局而言并非什么新鮮事，早在2009年開始美國宇航局便開始使用全球鷹無人機(jī)開展極端天氣和氣候變化方面的研究，當(dāng)時他們從美國軍方那里獲得了兩架全球鷹無人機(jī)。而美國宇航局對于其它類型無人機(jī)的應(yīng)用則更加歷史久遠(yuǎn)了。但這次執(zhí)行的任務(wù)是首次從美國東海岸起飛，如此便可以確保在大西洋上飛行更久的時間，而之前的幾次飛行任務(wù)都是從美國西海岸的加州起飛的。
在過去的3年間，美國宇航局已經(jīng)對多個熱帶風(fēng)暴系統(tǒng)開展了研究，其中就包括這里所展示的“弗蘭克”。這張照片拍攝時無人機(jī)正飛行于1.8萬米高空，可以看到在弗蘭克中心周圍分布著很多雷暴云系。無人機(jī)上安裝的設(shè)備觀測顯示該風(fēng)暴云系中的風(fēng)力為97公里每小時，此時“弗蘭克”正向著東太平洋方向運(yùn)動。
有了無人機(jī)收集的數(shù)據(jù)，美國宇航局希望加深他們對于雷暴云團(tuán)以及來自非洲撒哈拉大沙漠中的沙塵在大西洋上空風(fēng)暴加強(qiáng)過程中所起的作用。這些信息還將幫助科學(xué)家們校正傳統(tǒng)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。
無人機(jī)上安裝了用于測量風(fēng)暴系統(tǒng)溫度，水汽含量，云層結(jié)構(gòu)和深度，懸浮顆粒物或塵埃水平的激光測量儀。超小型的移動氣象站被拋下，打開降落傘從高空一直降落到海洋表面，在此過程中采集有關(guān)風(fēng)暴系統(tǒng)中溫度，氣壓，風(fēng)力以及濕度的數(shù)據(jù)。
無人機(jī)收集的數(shù)據(jù)被通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至美國宇航局的控制中心。隨后該中心會將數(shù)據(jù)應(yīng)用于計算機(jī)模型制作，以便幫助進(jìn)行氣象預(yù)報工作。而另一組操作員則負(fù)責(zé)監(jiān)視著無人機(jī)的高度，風(fēng)速，燃油和其它參數(shù)。
肯特·富勒（Kent Fuller）是執(zhí)行颶風(fēng)納丁的任務(wù)控制員之一，他之前是一位美國空軍和商業(yè)航班駕駛員。他說：“當(dāng)你使用無人機(jī)時，你必須遵循美國聯(lián)邦航空管理局（FAA），并在商業(yè)航班密集的空域執(zhí)行任務(wù)。”
麥克·哈特（Mike Hutt）表示，要想使用無人機(jī)，你首先必須通過美國聯(lián)邦航空管理局的批準(zhǔn)。哈特本人是美國聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局（USGS）無人機(jī)系統(tǒng)（UAS）辦公室的項目主管，他們已經(jīng)開始利用無人機(jī)開展自己的環(huán)境調(diào)查項目。
全球鷹無人機(jī)在商業(yè)航班途徑空域起飛或降落過程中都需要人工引導(dǎo)，這在它通過密集的商業(yè)航班空域時非常重要。而一旦它的飛行高度超過了商業(yè)航班的飛行高度，這種引導(dǎo)也就不再需要了。
美國全國境內(nèi)都已經(jīng)普遍開展使用無人機(jī)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)控的工作。當(dāng)美國宇航局使用無人機(jī)對颶風(fēng)和熱帶風(fēng)暴系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測研究時，其它聯(lián)邦政府部門和私人機(jī)構(gòu)也正使用更加小型的無人機(jī)進(jìn)行著各項工作，從監(jiān)測科羅拉多的鳥類數(shù)量到監(jiān)測夏威夷火山的活動。
美國聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局的科學(xué)家們在蒙大拿州的上紅石湖發(fā)射一架“大烏鴉”無人機(jī)。機(jī)上搭載的熱成像相機(jī)將幫助科學(xué)家們搜尋湖面以下溫泉的位置，這些溫泉幫助湖中的魚類熬過嚴(yán)寒的冬季。借助1.2米的翼展和電池驅(qū)動的馬達(dá)，大烏鴉無人機(jī)的滯空時間長達(dá)90分鐘，飛行高度也可以達(dá)到305米。哈特表示：“這些小型，價格便宜的無人機(jī)讓土地管理者們的手中多了一副有力工具，它將有效輔助和填補(bǔ)衛(wèi)星和有人駕駛飛機(jī)的不足之處。這種技術(shù)也讓我們進(jìn)行這些調(diào)查時的成本花費(fèi)大大降低了。”
比如對科羅拉多州鳥類進(jìn)行有人駕駛飛機(jī)的監(jiān)測計劃耗資將是3萬美元左右，而使用大烏鴉無人機(jī)，其花費(fèi)僅需3000美元。哈特表示：“我們應(yīng)當(dāng)感謝國防部，他們在過去的5~10年間已經(jīng)花費(fèi)數(shù)十億美元開發(fā)這些無人機(jī)技術(shù)。只是在最近的3年內(nèi)，商業(yè)和民用的此類無人機(jī)才開始出現(xiàn)。”
2007年美國森林大火肆虐時，美國宇航局使用“伊哈納”（Ikhana）的無人機(jī)來評估大火的嚴(yán)重程度，以及災(zāi)害的損失估算工作，這種無人機(jī)比全球鷹稍小一些，其翼展為20米，巡航高度可達(dá)1.2萬米。伊哈納無人機(jī)是軍用無人機(jī)“捕食者”的一種改型，用于民用和環(huán)境監(jiān)測用途。而其軍用改進(jìn)版本則被用于在巴基斯坦和阿富汗直接執(zhí)行對恐怖分子的空襲打擊任務(wù)。
根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的哈特估計，現(xiàn)在除了軍方以外已經(jīng)出現(xiàn)了上千家業(yè)務(wù)涉及無人機(jī)設(shè)計與生產(chǎn)的小型公司。他說：“幾乎每天都會出現(xiàn)一家新公司。”
而現(xiàn)在最新制定的聯(lián)邦航空管理局法規(guī)可能將會要求即便是那些無人機(jī)愛好者們，當(dāng)他們從事任何帶有商業(yè)目的的飛行時，包括旅游到商業(yè)地產(chǎn)考察，都將需要獲得飛行許可。
美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的無人機(jī)項目使用類似大烏鴉這樣的無人機(jī)進(jìn)行著海洋哺乳動物數(shù)量的調(diào)查。今年5月份，該局使用兩種型號的無人機(jī)（Aeryon Scout /Ario Vironment Puma AE），對阿拉斯加阿留申群島沿海的海獅數(shù)量進(jìn)行了監(jiān)視。
Scout無人機(jī)可以持續(xù)飛行25分鐘，就像一架電池驅(qū)動的直升機(jī)，而Puma AE無人機(jī)翼展3米，可以持續(xù)飛行2小時。NOAA在一份有關(guān)此項目的報告中表示：“無人機(jī)可以飛行地比有人駕駛飛機(jī)更低，飛的更慢，更安靜，從而更加適用于在相對較為接近的距離上觀察野生動物而不會造成驚擾。”
美國聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局（USGS）和下頓蘇部落環(huán)境保護(hù)署的工作人員們在密蘇里河上發(fā)射的一架無人機(jī)飛行過程中，無人機(jī)將沿著長11公里的河岸線飛行并拍攝，之后圖像將會被用于和去年獲取的相同影像做對比分析，以幫助人們監(jiān)控河流的侵蝕狀況。根據(jù)一些估算，這一地區(qū)每年都會損失多達(dá)2.4米的河岸線。
USGS科學(xué)家卡錫·內(nèi)澤特（Kathy Neitzert）在一份介紹這一項目的報告中指出：“此次飛行任務(wù)中獲取的數(shù)據(jù)將被用于對這一地區(qū)的調(diào)查以及對侵蝕程度的監(jiān)視，以及長期以往將會對當(dāng)?shù)匚幕铜h(huán)境造成的損害。”他說：“通過此次飛行采集的數(shù)據(jù)將被用于制定精確的河岸線基線。”
不管是土地管理者還是氣象研究人員，考慮到無人機(jī)所展現(xiàn)出的以一種便捷且花費(fèi)甚少的方式獲取數(shù)據(jù)的能力，他們都認(rèn)為其將是未來環(huán)境管理領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。美國宇航局的額布勞恩對《國家地理》表示：“這就是我們將在未來從事科學(xué)工作的方式。”
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