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石豪:災(zāi)害面前,航空航天在行動
最后更新: 2021-07-26 14:12:12未來:我們能做更多
在看到翼龍-2H支援災(zāi)區(qū)通信的時候,不止一位朋友提出了這樣的問題:如果現(xiàn)在災(zāi)區(qū)有SpaceX的星鏈,我們是否可以不用擔(dān)心通信中斷?
畢竟,翼龍一個起落只能在災(zāi)區(qū)滯空幾個小時,而且恢復(fù)的主要是電話和短信。從7月21日18:21進入米河鎮(zhèn)通信中斷區(qū)到20:00,災(zāi)區(qū)產(chǎn)生的流量是1089.89M,如果是兆字節(jié)(MB, MegaByte),那以SpaceX星鏈的速度,可以在幾分鐘之內(nèi)傳送完,保證互聯(lián)網(wǎng)的暢通。
星鏈衛(wèi)星在夜空中 | 圖片來源:Space.com
但現(xiàn)實并不樂觀。星鏈這種提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)的低軌道星座,往往需要一個地面相控陣天線作為接收端,SpaceX的解決方案是一個直徑接近60cm的圓盤。
圖片來源:Theverge.com
這是一個高度集成化的相控陣天線,但依然有相當?shù)拇笮?,在發(fā)生嚴重自然災(zāi)害的時候不方便逃生攜帶。而且為了獲得更好的通信環(huán)境,這種天線往往固定安裝在開闊地帶建筑物或房車的頂部,且不說緊急時刻的拆卸,對于通信設(shè)施建設(shè)完善的城市,多少人會不顧高樓大廈的遮擋選擇衛(wèi)星通信,也很成問題。
并且根據(jù)測評,星鏈天線采用市電供電,功率100W左右。在電網(wǎng)因災(zāi)害癱瘓的情況下,只能依靠電動車或燃油發(fā)電機,用電的苛刻度遠超手機。
因此,星鏈和現(xiàn)有的衛(wèi)星通信保障車類似,有條件用星鏈的時候,通信保障車也差不多可以抵達災(zāi)區(qū)了。
而衛(wèi)星手機、導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的特色短報文通信服務(wù),都需要特殊的終端天線,日常使用的手機也是力不從心的。究其原因,還是普通手機天線的設(shè)計和增益達不到與衛(wèi)星通信的要求——災(zāi)害并不是我們的日常,沒有這個需求,自然不需要設(shè)計。因此這些設(shè)備只在野外工作者、海員和戶外運動愛好者等群體中流行。
我國的天通衛(wèi)星手機 | 圖片來源:共青團中央
值得航空航天工作者思考的是:在未來的應(yīng)急通信體系中,是否可以依靠無人機和低軌衛(wèi)星,使一般的手機不需要額外配件也能與外界取得聯(lián)系,實現(xiàn)災(zāi)害面前全天候無死角不失聯(lián)?
另一方面,盡管我們的“天眼”已經(jīng)可以在很短時間內(nèi)響應(yīng)災(zāi)害監(jiān)測,但能夠清楚觀測災(zāi)區(qū)的時間段依然是不連續(xù)的,常常是這顆衛(wèi)星成像完,過一段時間才有另一顆衛(wèi)星過境。能長時間盯著災(zāi)區(qū)看的衛(wèi)星還是高分四號等地球靜止軌道衛(wèi)星,空間分辨率和低軌衛(wèi)星相比存在差距。
高分四號衛(wèi)星 | 圖片來源:新華網(wǎng)
值得航空航天工作者思考的是:在未來的遙感衛(wèi)星體系中,是否可以通過不同軌道衛(wèi)星的統(tǒng)籌設(shè)計、協(xié)同工作,實現(xiàn)對受災(zāi)地區(qū)的高分辨率持續(xù)性監(jiān)測。讓高分數(shù)據(jù)不再離散,讓救災(zāi)指揮中樞的等待時間無限趨近于零,要光學(xué)圖像有光學(xué)圖像,要雷達圖像有雷達圖像。
更進一步地,有沒有可能通過一套天基系統(tǒng),實現(xiàn)應(yīng)急通信與高時空分辨率遙感的結(jié)合,解決救災(zāi)無人機飛行易受天氣影響的問題。不管是通信還是遙感,要實現(xiàn)更高的目標都不容易,需要飛機和衛(wèi)星配合,需要航空和航天形成一個大系統(tǒng),更需要有理論性、系統(tǒng)性、顛覆性的創(chuàng)新。
前路漫漫,但航空航天工作者造福人民的初心不改,能做的還可以更多。共同努力,必有突破。
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