災后：航天技術為你重燃生機

文/

在人類的生存與發(fā)展過程中，免不了遭受各種自然災害的侵襲。自古以來，水災、旱災、風災、火災、地震、泥石流、病蟲害等各種自然災害及次生災害對人類的生存造成巨大的災難和威脅。但人類也同災害不斷抗爭，不斷通過技術進步實現對災害的有效監(jiān)測、防范和評估，許多高科技產品在災后救援和重建中大顯身手。可以說，人類發(fā)展史也是一部人類與災害的斗爭史。

大家對航天技術預測、防范甚至是救災過程中的作用應該已經耳熟能詳了，但航天技術能為災害評估和災區(qū)重建做些什么，恐怕知之甚少……

▲2008年青海舟曲縣白龍江兩岸災前災后遙感衛(wèi)星對比圖

▲2008年青海舟曲災后高分辨率無人機航攝影像圖

遙感衛(wèi)星開啟天眼大顯身手

相比以往依靠地面設施或空中飛機對地球和大氣進行監(jiān)測，各種衛(wèi)星可以實現更大區(qū)域、更快速率對地球上陸地、海洋、大氣甚至地震的監(jiān)測。在諸多衛(wèi)星家族中，遙感衛(wèi)星在災后評估與重建中的功勛最為卓著。

遙感衛(wèi)星主要是對地球的地面和海洋進行遙感勘察，它的影像數據，廣泛應用于國土資源調查、農林普查、城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測、地質勘探和國內外災害評估等眾多領域，在保障國家重大任務需求、業(yè)務化應用等方面取得了諸多成果，產生了巨大的社會效益、經濟效益和環(huán)境效益。

在災后評估與重建方面，遙感衛(wèi)星同樣當仁不讓地成為了人類的“好幫手”，通過衛(wèi)星遙感影像可以動態(tài)監(jiān)測并評估水土流失、沙漠化程度、森林火災的蔓延情況，還可以開啟“上帝之眼”調查地震斷裂帶條數、分布、延伸及走向，評估地震的破壞力。

1987年5月，我國東北大興安嶺林區(qū)發(fā)生特大火災，被稱為新中國成立以來最嚴重的一次森林火災。在這場爭分奪秒撲滅森林大火的戰(zhàn)役中，我國首次將衛(wèi)星遙感影像應用于國家重大自然災害監(jiān)測與評估中，發(fā)揮了重要作用。

此后，在1998年長江特大洪水災害、2008年四川汶川地震、2010年青海玉樹地震、2013年蘆山地震、2017年四川九寨溝地震等歷次重大自然災害中，衛(wèi)星遙感影像從未缺席，為國家決策提供了強有力的數據保障與信息支持。

我國作為負責任的大國，還在澳大利亞森林大火、巴基斯坦洪水、日本地震等國際重大自然災害中提供了大量寶貴的衛(wèi)星遙感影像，為國際上災害評估與災區(qū)重建做出了巨大貢獻。

高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項（簡稱高分專項）是我國中長期科技發(fā)展規(guī)劃確定的16個重大科技專項之一。它不僅極大豐富了我國自主對地觀測的數據源，還具備了全球覆蓋、精確分辨、光電綜合、實時監(jiān)測、多傳感器合成的能力，可以為災后評估與重建提供更為可靠穩(wěn)定的衛(wèi)星數據支持。

▲2011年3月14日福島泄露事故發(fā)生3分鐘時的衛(wèi)星影像

▲2011年3月14日福島泄露事故發(fā)生前1分鐘的衛(wèi)星影像

測地、導航、通信衛(wèi)星不遑多讓

在災后重建中，新建城鎮(zhèn)的選址工作非常重要，人們逐漸擺脫了盲目選址或就地重建的方式，而是希望找一塊能物盡其用的“風水寶地”。例如，地震的災民們肯定希望新家既不用搬遷太遠，又能不再受到地震災害的侵襲。

所以，相應的地球物理探測衛(wèi)星，也稱測地衛(wèi)星就派上用場了。它可以通過多種測量手段，在全球范圍內對陸地和海洋進行幾何學和動力學測量?？茖W家們可以根據這些觀測數據，掌握全球范圍的地震情況，研究地震機理，為災民們規(guī)劃出一片可以不再受地震之苦的區(qū)域來重建家園。

我國于2018年2月2日，發(fā)射了自己的電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星“張衡一號”，大家親切地稱它為“地震星”，這標志著中國成為世界上少數擁有在軌運行高精度地球物理場探測衛(wèi)星的國家之一，它將推動我國立體地震觀測體系建設。

災后的新家園重建往往是百廢待興，各項工程建設、材料的運輸都需要準確的位置信息，并能夠及時與外部保持暢通的聯(lián)系便于協(xié)調調度，但當地的基礎設施往往比較薄弱，很難高效地滿足上述需求。面對挑戰(zhàn)，導航衛(wèi)星、通信衛(wèi)星則會說“舍我其誰”。

導航衛(wèi)星最早是為了高端神秘的軍事應用，現在早已“飛入尋常百姓家”，可以說只要你有位置相關的需求，導航衛(wèi)星系統(tǒng)準能幫助到你。當然，新家園重建中需要的位置服務也難不倒它。

如今的新一代北斗三號系列衛(wèi)星，已經進入全球組網新時代，現已成功發(fā)射8顆北斗三號衛(wèi)星。預計2020年，北斗三號將完成全部35顆衛(wèi)星的發(fā)射與部署，之后形成全球服務能力，導航信號更加清晰準確。

通信衛(wèi)星則具有通信距離遠、容量大、信號好、可靠性高等優(yōu)點，是災區(qū)重建中指揮調度、溝通聯(lián)系的必要手段。而且每當災難發(fā)生時，我國的航天人都會第一時間啟動應急預案，優(yōu)先保障災區(qū)的衛(wèi)星通信。

海事衛(wèi)星信號穩(wěn)定性高，不受地面基站網絡覆蓋區(qū)域限制，是實現海陸空全天候暢通穩(wěn)定通信的重要方式。2017年7月18日，海事衛(wèi)星專屬的1749號段開始在全國投入使用，這為海上島嶼、鉆井平臺受到臺風襲擊后的災后重建提供更優(yōu)質的信息保障和通信服務。

在上述多門類衛(wèi)星的基礎上，我國正在構建航天災后評估與重建應用系統(tǒng)，它綜合利用現有的遙感衛(wèi)星、地球物理探測衛(wèi)星、導航衛(wèi)星、通信衛(wèi)星等獲得的信息，以及航空器及地面監(jiān)測數據收集平臺所獲得信息，集中匯總到控制中心進行融合分析、態(tài)勢展示，為專家科學制定災后重建方案、領導決策提供了技術支撐，并將促進災后評估與重建的國際合作，為整個人類的發(fā)展做出貢獻。

▲北斗系統(tǒng)示意圖

▲海事衛(wèi)星

▲隔震支座

▲隔震支座是這樣用的

▲微增壓氧艙內部

諸多后起之秀得以廣泛應用

如今，航天技術成果轉化為民用已經覆蓋電子、通信、醫(yī)療儀器、古籍保護、安全生產等諸多方面。航天人將高大上的航天技術加以轉化，在災后評估與重建方面同樣發(fā)揮了巨大作用。

航天人受火箭發(fā)動機柔性噴管的的啟發(fā)，研制出一種“隔震支座”，安裝在建筑上部結構與地基之間增加的隔震層中，這能抵消80%的地震能量，減小了地震給建筑物帶來的破壞。在一些地震多發(fā)地帶上，災后新建的建筑物中都可以安裝該“隔震支座”，從而具備更好的抗震能力。

目前，隔震支座技術已通過九寨溝地震等實戰(zhàn)檢驗，云南、新疆、甘肅等地已經要求學校、醫(yī)院等公共建筑建設中必須采用航天人的隔震支座。

高海拔地區(qū)往往氣候多變、高寒缺氧、紫外線輻照強，上過高原的人們最怕的就是發(fā)生高原反應，而一旦發(fā)生災害，將對前去災后重建的人員提出嚴峻考驗。航天人基于航天技術，研制了微增壓氧艙，該氧艙具備增壓增氧、保溫換氣、通訊報警等諸多功能，為高原缺氧和急性高原病癥的預防、緩解、搶救和治療提供了有效的保障空間，氧艙內部也是非常美觀，堪稱方艙里的“頭等艙”。

無人機是現在多個應用領域的熱點。航天人不僅生產彩虹系列等無人機并遠銷海外，而且還瞄準災后評估與重建等領域，將基于深度學習的目標檢測識別技術、高精度目標定位技術、高精度大場景圖像拼接等高大上的航天技術應用于無人機平臺，根據無人機拍攝到的實時圖像信息對災區(qū)進行詳查與測繪，重構災區(qū)的三維場景，從而更有利于對災情評估及重建規(guī)劃，在重建過程中，無人機可以根據場景識別結果，準確地投放救援物資。

災后重建中難免會遇到一些危險復雜的情況，如小范圍的火災、化學品泄漏、爆炸后的有害氣體殘留等。航天人發(fā)明的“生命衛(wèi)士”應急面罩則是一款可實現災后重建現場人員安全保障的新型裝備，實現了小型化、便攜式、內循環(huán)空氣再生，可長時間提供安全可靠的呼吸防護，有效解決了傳統(tǒng)過濾式面罩安全性能有效、消防呼吸器重量大、使用復雜等痛點問題，讓災后重建的人員使用起來更加得心應手。

可以說，航天人研發(fā)的這些“黑科技”神器，都將成為所有災后重建人員和受災群眾生命與財產安全最可靠的保障。

▲滅火無人機

▲水上應急與海事監(jiān)管無人機

▲生命衛(wèi)士應急逃生面罩