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NASA推出新技术与设备可绘制地震断层精确3D图

2009.8.18

　　图1：UAVSAR吊舱就悬挂在这架改装的湾流III(Gulfstream III)飞机机舱“肚子”下面。该飞机目前服役于爱德华兹空军基地的NASA德赖登研究中心。吊舱周围的四个喷口在飞行期间负责为雷达设备通风降温。

　　美国加州旧金山地处太平洋和北美两大板块的交界处，地质活动非常频繁，历史上就曾遭遇过地震重创，为此美国科学家在地震探测和预报方面进行了多年的努力。科学家现在表示，探测地震是否将发生和测定地震的强度已不再是难题，最大的难题是正确预测出地震发生的时间。

　　为了能更好的了解加州重大地震的可能性，美国宇航局局(以下简称NASA)的科学家们开始使用一种配备了自定义自动驾驶仪系统和特制雷达的飞机，来进一步提高地震断层和地壳运动测绘制图的精确性，这将有助于对地震的发生进行预测。该系统被命名为“无人空中合成孔径雷达”(缩写为“UAVSAR”)，雷达被安置在一个近3米长的吊舱中，并可以安装在各种飞机上。不过，按其设计，该系统主要是安装在无人驾驶飞机上。

　　当携带雷达的飞机从地震断层地带的上空飞过时，UAVSAR系统将拍摄下方地球表面的高分辨率图像。无人驾驶飞机采用精确的实时GPS和探测器控制飞行管理系统，能够以很高的精度按预设路径飞行。飞行控制系统的期望性能把飞行路径误差限制在4.5米以内。

　　当然，单次飞行和单个飞机所收集回来的数据并不能为科学家们带来足够准确的信息。然而，采用“干涉测量法”通过对地震带持续数小时、数天、数周或数月反复扫描和数据收集，大量的数据可以让差异变化更加明显，就能让科学家很容易发现任何明显的反常运动。NASA计划通过扫描获得的数据，来建立一套能详细显示出地震断层位置、活动范围以及活动程度的3D图像资料库。

图2：机舱里绝大多数座位都被移除，以腾出足够的空间来装配用于指导和控制飞机飞行的自动驾驶设备和雷达系统控制设备。因为按照计划，安装UAVSAR系统配备的飞机最终都将实现无人驾驶。

　　目前，悬挂着UAVSAR装备的NASA喷气式飞机已经在旧金山湾区、加州中部和南部，以及洛杉矶盆地(其中包括圣安德列斯和海沃德断层等主要的地震断层)上空展开数据扫描收集工作。随着该项目成本的逐渐降低以及扫描所需时间的增加，最终会实现将UAVSAR装备安装在无人驾驶飞机上使用的目标。

　　下面我们将为你呈现这套UAVSAR系统的一些细节图片，以及NASA用来扫描地震断层的技术。

图3：机舱中空出了足够空间放置自动驾驶仪和计算机(左图)，以及雷达吊舱控制系统(右图)，这样可以在同一区域上空反复扫描，实现更精确的数据收集和图片测绘。

图4：遥控无人驾驶飞机中还将配置雷达吊舱的电力供应设备(右图)，以及数据采集系统(左图)。

图5：为了增强抗震能力，这台笔记本电脑被紧紧固定在飞机飞行控制和自动驾驶系统的装置上，技术人员可以通过电脑来控制飞机的飞行路径。飞行员的驾驶舱中也安装了一个类似的系统，在雷达扫描时，技术人员能通过该系统来控制飞机飞行的位置。

图6：笔记本电脑的接口采用了特殊的耦合器与飞机自动驾驶系统连接。

图7：湾流III飞机的驾驶舱正在接受例行维修检查。舱内驾驶座被移除，以方便维修人员检查控制设备。驾驶舱右侧可以看到一大片触摸屏的飞行控制界面。

图8：标准自动驾驶仪模块，主要由安装在飞机客舱中的计算机系统负责控制。

图9：美国宇航局喷气推进实验室中，吊舱的一段保护壳被揭开。雷达控制模块和电源装备能清晰可见，设备被分为5段间隔。其中从右数起第二段间隔中放置的是数据记录器和防震的存储硬盘。

图10：吊舱底部安装了一系列的微波放大器，并与一个安装在外壳底部的特制阵列天线放大器相连。

nasa 技术设备推出