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智能卫星小如面包,参与加州的消防。

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    最近,加州官员宣布营地大火,这个州历史上最致命的山火,已经完全控制住了。这是由于地面消防员的辛勤工作和来自高海拔地区的帮助:一组代表太空时代下一阶段的微轨道卫星。

    这些卫星由旧金山的行星实验室运行。该公司目前运营着世界上最大的一组地球观测卫星,拥有大约140架飞机。所有的卫星都装有照相机和望远镜。大多数卫星大约有一块面包那么大。

    作为一组卫星,它们每天可以观测地面上的特定地点一两次。到目前为止,商业卫星只能每周观测一次或者最多一个月观测一次。更高的观测频率可以密切监测快速的环境变化,如火灾、洪水、火山爆发、地震、飓风以及这些变化对城市地区的影响。

    行星实验室的主席威尔·马歇尔说:“没有亲眼目睹这些问题,你是解决不了问题的。”

    “迎喜大火”发生在11月8日星期四。第二天,位于萨克拉门托的帕兰特实验室小组开始将监测数据传送到战略室,国家官员在那里协调救灾工作。

    加州紧急服务办公室利用卫星图像绘制快速移动的火灾地图,以确定特定的建筑物是否完好、受损或受损。紧急事务办公室主任Mark Ghilarducci将这些卫星图像描述为管理人员和应急小组的“金矿”。

    布里塔尼·扎吉克(Brittany Zajic)是行星实验室的灾难响应负责人,他说:“有了这种态势感知技术,我们已经完成了按地区划分的损害评估。”

    11月9日,行星实验室卫星系统的一部分拍摄到了“迎西大火”灾难。作为一组卫星,它们每天可以观测地面上的特定地点一两次。图片版权:行星实验室

    小尺寸,大梦想

    行星实验室卫星群代表了卫星小型化的趋势。卫星尺寸正在缩小,但前景正在扩大。飞机制造得越小,价格就越便宜,利润也就越高。此外,除了其他的进步之外,他们能够比以前更全面和更有规律地观察地球环境的变化。

    谈到这一趋势,S. Pete Worden,一名退休空军将军和前美国宇航局官员,目前是突破奖基金会主席,他说:“这是非常重要的。起初它只是一个玩具,但现在它已经演变成一场革命。”

    多年来,外层空间一直是苏联和美国的世界。它们都是设计成大的:超过20层的公寓楼的火箭,比城市公共汽车大的卫星,以及部署天线后几乎和足球场一样大的间谍卫星。

    2007年,苹果手机首次亮相,向新一代卫星制造商发出了一个信号:他们的产品也可以缩小规模。早期的小卫星被称为PhoneSats,因为它们的电子核心由智能手机构成。这些卫星每颗售价只有7000美元。

    今天,相对较小的火箭将手提包、背包和比萨盒大小的卫星发射到太空。同时,飞机还配备了各种微型传感器、电路、镜头、发动机、电池和天线。去年,印度通过火箭发射将104颗卫星送入轨道,打破了此前卫星部署的世界纪录。

    这架飞机是从印度、以色列、哈萨克斯坦、荷兰、瑞士和阿拉伯联合酋长国以及包括行星实验室在内的两家美国公司发射的。去年,加纳,一个西非国家,带着一颗豆罐大小的卫星进入太空时代。外层空间正在逐步民主化。

    一般来说,建造和发射新飞机的费用是如此之低,以至于大学甚至高中都可以参加。11月10日,星期六,加利福尼亚州欧文市的六所高中的学生们齐声欢呼,他们的小型飞机进入轨道。据报道,这架飞机的任务是研究金星。

    “太好了!”给160名学生提供咨询的航空航天专家布伦特·弗里兹说:“这是一项伟大的活动。它允许聪明的年轻人相互交流与合作。”

    甚至NASA,第一个采用“越大越好”概念的NASA,也参与了这一新趋势。今年5月,美国宇航局向火星发射了一个公文包大小的航天器,称为火星立方体一号,成为第一个飞出地球轨道的微型探测器。十月份,经过近半年的航行,其中一颗恒星拍下了它的第一张照片。

    美国宇航局喷气推进实验室任务经理科迪·科利说:“最终看到火星是一个巨大的胜利。”

    上个月末,两人穿越了火星,并成功地证明了微型装置可以将火星着陆器的数据传送回地球,为进一步的探索做好准备。

    今年3月,美国宇航局喷气推进实验室的工程师乔尔·斯坦克劳斯(Joel Steinkraus)试射了一艘火星立方体(Mars Cube-1)宇宙飞船。照片版权:NASA/JPL-Cal./Tyvak/Cal Poly SLO

    体积小、量大、功能强

    可以肯定的是,大型卫星仍将定期进入轨道,特别是那些致力于间谍和国家安全的卫星。航空航天评论家说,这些大型航天器通常由大公司制造,可能需要花费数十亿美元来维持其巨大的尺寸。

    但是小卫星有更多的经济优势。哈佛大学的天文学家乔纳森·麦克道尔跟踪世界范围内的太空发射,并发表了《乔纳森太空报告》。他说,经过一个实验性的发展阶段,微卫星的数量开始急剧增加。飞机重量从2011年的12架增加到2013年的89架,2015年的125架和去年的291架。随着越来越多的团体和公司加入这一趋势,麦克道尔博士预计这个数字将继续上升。

    “很长一段时间,每个人都觉得空间是一个成熟的区域,”他说。现在,这种感觉已经不存在了。”

    许多新飞机的出现大大降低了传统工作的成本,如作物评估、城市测绘、信号传输和自然资源管理。华尔街分析师可以利用新的信息流更好地评估期货市场。与间谍活动相比,像行星实验室这样的公司希望利用地球观测来帮助科学家和公众更好地跟踪环境变化,并改进管理和补救措施。

    12月3日,星期一,一枚SpaceX火箭从加利福尼亚发射,将64颗卫星送入轨道。这些卫星来自行星实验室和17个国家,包括澳大利亚、巴西、芬兰、意大利、约旦、波兰、韩国和泰国。此外,火箭还携带了一颗由二湾学区学生建造的两级微型卫星IrVINE 02。

    此外,小型化的成功包括一个美国制造的背包大小的飞机能够拉伸和反射雷达信号以外的表面。传统的空间雷达可以在夜间或通过云层进行观测,但它们需要大型天线的支持。旧金山的卡佩拉空间雇佣了一个折纸专家来研究如何将一个近100平方英尺(9.3平方米)的天线折叠成一个紧密的包。

    该公司的首席执行官帕亚姆·巴纳扎迪(Payam Banazadeh)说:“这是业内首次从小盒子中释放出巨大的结构。”

    更大的目标就在前面。加纳正在积极建造一架配有摄像头的微型飞机,以监测非法采矿和森林砍伐。以Tesla汽车和SpaceX火箭闻名的Elon Musk希望建立一个由12000颗小卫星组成的网络,允许全世界农村和偏远地区的数十亿用户通过卫星直接接入网络。

    去年2月,SpaceX发射了两颗测试卫星,Musk在Twitter上说,名为Starlink的卫星网络将“向网络信号不发达的地区提供网络接入服务”。尽管空间互联网的收入潜力还不清楚,SpaceX计划明年发射卫星,并准备实施。到2020年基本网络架构。

    并非所有的太空任务都可以用微卫星来完成。小型化可能不适用于用于天文学研究的轨道望远镜以及将电视信号传输到屋顶天线和室内显示设备的高性能卫星。

    但是微型化可能变得越来越有吸引力:如果一个大任务可以分成许多小的部分,那么它就不太可能完全失败。哈佛大学的天文学家麦克道尔博士说:“这可以提高稳定性。”我们讨论这个问题已经很长时间了,但现在终于实现了。”

    随着加州的火灾得到控制,行星实验室正在寻找新的场景,在那里“高处之眼”可以派上用场。

    “我们是太空怪胎,”行星实验室的主席马歇尔说。但是随后他补充说,他们的目标不仅仅是颠覆太空时代,而是学习“如何使用这种技术做好事”。

    Fritz博士在加利福尼亚州为高中生提供卫星建设方面的建议,他说他觉得这项努力再次让人们感受到了追求未知的魅力。

    “我们的团队日夜不停地工作,”他说。

    熊猫译者金金

    项目版权:欧文公立学校基金会通过纽约时报

    2018年纽约时报

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欢迎阅读本文章: 荣宏宇

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