監視颶風的無人機

“大烏鴉”無人機

“伊哈納”無人機

“Aerosonde Mark 3"無人機

　　北京時間9月26日消息，據美國國家地理網站報道，無人機已經開始越來越多地運用在各行各業。從美軍在阿富汗和巴基斯坦的軍事行動，到海洋和環境監視，這種新興技術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，他們將軍方原本用于戰場的大型高空無人機改造，用來進行對颶風和熱帶風暴的監視和研究工作，無人機在美國也被廣泛地用于土地管理和野生動物監測等領域。

　　盡管上周美國公民自由聯盟（ACLU）和奧巴馬政府在法庭上為了美國軍方在反恐戰爭中使用無人機一事爭論不休，美國宇航局卻正使用無人機進行著旨在加深我們致命風暴的理解并嘗試做出預報的工作。

　　9月19日，一架美國宇航局的全球鷹無人機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納丁的臺風眼，這一颶風系統已經肆虐北大西洋長達一周時間。這已經是這架全球鷹無人機今年的第三次出航，本次是3年來首次進行的一項耗資3000萬美元，利用高空長時間的無人機監測來自收集數據，從而對熱帶風暴強度的演化過程開展研究。和之前經常使用的有人駕駛飛機相比，翼展35米，裝有一臺引擎的全球鷹無人機可以連續飛行30小時以上，飛行距離可達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無法抵達的區域。”斯科特·布勞恩（Scott Braun）是美國宇航局新的全球鷹項目主管。他認為無人機的續航能力意味著“調查”和“監視”兩者之間的差異。他說：“如果你每次都僅僅是路過藥品經銷商的房子，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，全球鷹無人機一直承擔著為美國軍方進行偵查和長時間的情報收集工作任務。美國宇航局的科學家和美國國家海洋和大氣管理局，以及全球鷹無人機的生產商諾斯羅普·格魯曼公司開展合作，希望他們所作的努力將可以呈現熱帶風暴的完整生命周期，并幫助完善颶風預警模式，減少由于颶風損害和撤離行動造成的損失。布勞恩表示：“如果我們能改進預報工作，我們便可以節約金錢，拯救生命。”

　　使用無人機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開展極端天氣和氣候變化方面的研究，當時他們從美國軍方那里獲得了兩架全球鷹無人機。而美國宇航局對于其它類型無人機的應用則更加歷史久遠了。但這次執行的任務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，美國宇航局已經對多個熱帶風暴系統開展了研究，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。無人機上安裝的設備觀測顯示該風暴云系中的風力為97公里每小時，此時“弗蘭克”正向著東太平洋方向運動。

　　有了無人機收集的數據，美國宇航局希望加深他們對于雷暴云團以及來自非洲撒哈拉大沙漠中的沙塵在大西洋上空風暴加強過程中所起的作用。這些信息還將幫助科學家們校正傳統的衛星數據。

　　無人機上安裝了用于測量風暴系統溫度，水汽含量，云層結構和深度，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風暴系統中溫度，氣壓，風力以及濕度的數據。

　　無人機收集的數據被通過衛星轉發至美國宇航局的控制中心。隨后該中心會將數據應用于計算機模型制作，以便幫助進行氣象預報工作。而另一組操作員則負責監視著無人機的高度，風速，燃油和其它參數。

　　肯特·富勒（Kent Fuller）是執行颶風納丁的任務控制員之一，他之前是一位美國空軍和商業航班駕駛員。他說：“當你使用無人機時，你必須遵循美國聯邦航空管理局（FAA），并在商業航班密集的空域執行任務。”

　　麥克·哈特（Mike Hutt）表示，要想使用無人機，你首先必須通過美國聯邦航空管理局的批準。哈特本人是美國聯邦地質調查局（USGS）無人機系統（UAS）辦公室的項目主管，他們已經開始利用無人機開展自己的環境調查項目。

　　全球鷹無人機在商業航班途徑空域起飛或降落過程中都需要人工引導，這在它通過密集的商業航班空域時非常重要。而一旦它的飛行高度超過了商業航班的飛行高度，這種引導也就不再需要了。

　　美國全國境內都已經普遍開展使用無人機進行環境監控的工作。當美國宇航局使用無人機對颶風和熱帶風暴系統進行監測研究時，其它聯邦政府部門和私人機構也正使用更加小型的無人機進行著各項工作，從監測科羅拉多的鳥類數量到監測夏威夷火山的活動。

　　美國聯邦地質調查局的科學家們在蒙大拿州的上紅石湖發射一架“大烏鴉”無人機。機上搭載的熱成像相機將幫助科學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寒的冬季。借助1.2米的翼展和電池驅動的馬達，大烏鴉無人機的滯空時間長達90分鐘，飛行高度也可以達到305米。哈特表示：“這些小型，價格便宜的無人機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衛星和有人駕駛飛機的不足之處。這種技術也讓我們進行這些調查時的成本花費大大降低了。”

　　比如對科羅拉多州鳥類進行有人駕駛飛機的監測計劃耗資將是3萬美元左右，而使用大烏鴉無人機，其花費僅需3000美元。哈特表示：“我們應當感謝國防部，他們在過去的5~10年間已經花費數十億美元開發這些無人機技術。只是在最近的3年內，商業和民用的此類無人機才開始出現。”

　　2007年美國森林大火肆虐時，美國宇航局使用“伊哈納”（Ikhana）的無人機來評估大火的嚴重程度，以及災害的損失估算工作，這種無人機比全球鷹稍小一些，其翼展為20米，巡航高度可達1.2萬米。伊哈納無人機是軍用無人機“捕食者”的一種改型，用于民用和環境監測用途。而其軍用改進版本則被用于在巴基斯坦和阿富汗直接執行對恐怖分子的空襲打擊任務。

　　根據美國地質調查局的哈特估計，現在除了軍方以外已經出現了上千家業務涉及無人機設計與生產的小型公司。他說：“幾乎每天都會出現一家新公司。”

　　而現在最新制定的聯邦航空管理局法規可能將會要求即便是那些無人機愛好者們，當他們從事任何帶有商業目的的飛行時，包括旅游到商業地產考察，都將需要獲得飛行許可。

　　美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的無人機項目使用類似大烏鴉這樣的無人機進行著海洋哺乳動物數量的調查。今年5月份，該局使用兩種型號的無人機（Aeryon Scout /Ario Vironment Puma AE），對阿拉斯加阿留申群島沿海的海獅數量進行了監視。

　　Scout無人機可以持續飛行25分鐘，就像一架電池驅動的直升機，而Puma AE無人機翼展3米，可以持續飛行2小時。NOAA在一份有關此項目的報告中表示：“無人機可以飛行地比有人駕駛飛機更低，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。”

　　美國聯邦地質調查局（USGS）和下頓蘇部落環境保護署的工作人員們在密蘇里河上發射的一架無人機飛行過程中，無人機將沿著長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，以幫助人們監控河流的侵蝕狀況。根據一些估算，這一地區每年都會損失多達2.4米的河岸線。

　　USGS科學家卡錫·內澤特（Kathy Neitzert）在一份介紹這一項目的報告中指出：“此次飛行任務中獲取的數據將被用于對這一地區的調查以及對侵蝕程度的監視，以及長期以往將會對當地文化和環境造成的損害。”他說：“通過此次飛行采集的數據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，考慮到無人機所展現出的以一種便捷且花費甚少的方式獲取數據的能力，他們都認為其將是未來環境管理領域的發展趨勢。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工作的方式。”