灾后：航天技术为你重燃生机

2018-09-14文/

太空探索 2018年9期

文/

在人类的生存与发展过程中，免不了遭受各种自然灾害的侵袭。自古以来，水灾、旱灾、风灾、火灾、地震、泥石流、病虫害等各种自然灾害及次生灾害对人类的生存造成巨大的灾难和威胁。但人类也同灾害不断抗争，不断通过技术进步实现对灾害的有效监测、防范和评估，许多高科技产品在灾后救援和重建中大显身手。可以说，人类发展史也是一部人类与灾害的斗争史。

大家对航天技术预测、防范甚至是救灾过程中的作用应该已经耳熟能详了，但航天技术能为灾害评估和灾区重建做些什么，恐怕知之甚少……

▲2008年青海舟曲县白龙江两岸灾前灾后遥感卫星对比图

▲2008年青海舟曲灾后高分辨率无人机航摄影像图

遥感卫星开启天眼大显身手

相比以往依靠地面设施或空中飞机对地球和大气进行监测，各种卫星可以实现更大区域、更快速率对地球上陆地、海洋、大气甚至地震的监测。在诸多卫星家族中，遥感卫星在灾后评估与重建中的功勋最为卓著。

遥感卫星主要是对地球的地面和海洋进行遥感勘察，它的影像数据，广泛应用于国土资源调查、农林普查、城市规划、环境监测、地质勘探和国内外灾害评估等众多领域，在保障国家重大任务需求、业务化应用等方面取得了诸多成果，产生了巨大的社会效益、经济效益和环境效益。

在灾后评估与重建方面，遥感卫星同样当仁不让地成为了人类的“好帮手”，通过卫星遥感影像可以动态监测并评估水土流失、沙漠化程度、森林火灾的蔓延情况，还可以开启“上帝之眼”调查地震断裂带条数、分布、延伸及走向，评估地震的破坏力。

1987年5月，我国东北大兴安岭林区发生特大火灾，被称为新中国成立以来最严重的一次森林火灾。在这场争分夺秒扑灭森林大火的战役中，我国首次将卫星遥感影像应用于国家重大自然灾害监测与评估中，发挥了重要作用。

此后，在1998年长江特大洪水灾害、2008年四川汶川地震、2010年青海玉树地震、2013年芦山地震、2017年四川九寨沟地震等历次重大自然灾害中，卫星遥感影像从未缺席，为国家决策提供了强有力的数据保障与信息支持。

我国作为负责任的大国，还在澳大利亚森林大火、巴基斯坦洪水、日本地震等国际重大自然灾害中提供了大量宝贵的卫星遥感影像，为国际上灾害评估与灾区重建做出了巨大贡献。

高分辨率对地观测系统重大专项（简称高分专项）是我国中长期科技发展规划确定的16个重大科技专项之一。它不仅极大丰富了我国自主对地观测的数据源，还具备了全球覆盖、精确分辨、光电综合、实时监测、多传感器合成的能力，可以为灾后评估与重建提供更为可靠稳定的卫星数据支持。

▲2011年3月14日福岛泄露事故发生3分钟时的卫星影像

▲2011年3月14日福岛泄露事故发生前1分钟的卫星影像

测地、导航、通信卫星不遑多让

在灾后重建中，新建城镇的选址工作非常重要，人们逐渐摆脱了盲目选址或就地重建的方式，而是希望找一块能物尽其用的“风水宝地”。例如，地震的灾民们肯定希望新家既不用搬迁太远，又能不再受到地震灾害的侵袭。

所以，相应的地球物理探测卫星，也称测地卫星就派上用场了。它可以通过多种测量手段，在全球范围内对陆地和海洋进行几何学和动力学测量。科学家们可以根据这些观测数据，掌握全球范围的地震情况，研究地震机理，为灾民们规划出一片可以不再受地震之苦的区域来重建家园。

我国于2018年2月2日，发射了自己的电磁监测试验卫星“张衡一号”，大家亲切地称它为“地震星”，这标志着中国成为世界上少数拥有在轨运行高精度地球物理场探测卫星的国家之一，它将推动我国立体地震观测体系建设。

灾后的新家园重建往往是百废待兴，各项工程建设、材料的运输都需要准确的位置信息，并能够及时与外部保持畅通的联系便于协调调度，但当地的基础设施往往比较薄弱，很难高效地满足上述需求。面对挑战，导航卫星、通信卫星则会说“舍我其谁”。

导航卫星最早是为了高端神秘的军事应用，现在早已“飞入寻常百姓家”，可以说只要你有位置相关的需求，导航卫星系统准能帮助到你。当然，新家园重建中需要的位置服务也难不倒它。

如今的新一代北斗三号系列卫星，已经进入全球组网新时代，现已成功发射8颗北斗三号卫星。预计2020年，北斗三号将完成全部35颗卫星的发射与部署，之后形成全球服务能力，导航信号更加清晰准确。

通信卫星则具有通信距离远、容量大、信号好、可靠性高等优点，是灾区重建中指挥调度、沟通联系的必要手段。而且每当灾难发生时，我国的航天人都会第一时间启动应急预案，优先保障灾区的卫星通信。

海事卫星信号稳定性高，不受地面基站网络覆盖区域限制，是实现海陆空全天候畅通稳定通信的重要方式。2017年7月18日，海事卫星专属的1749号段开始在全国投入使用，这为海上岛屿、钻井平台受到台风袭击后的灾后重建提供更优质的信息保障和通信服务。

在上述多门类卫星的基础上，我国正在构建航天灾后评估与重建应用系统，它综合利用现有的遥感卫星、地球物理探测卫星、导航卫星、通信卫星等获得的信息，以及航空器及地面监测数据收集平台所获得信息，集中汇总到控制中心进行融合分析、态势展示，为专家科学制定灾后重建方案、领导决策提供了技术支撑，并将促进灾后评估与重建的国际合作，为整个人类的发展做出贡献。

▲北斗系统示意图

▲海事卫星

▲隔震支座

▲隔震支座是这样用的

▲微增压氧舱内部

诸多后起之秀得以广泛应用

如今，航天技术成果转化为民用已经覆盖电子、通信、医疗仪器、古籍保护、安全生产等诸多方面。航天人将高大上的航天技术加以转化，在灾后评估与重建方面同样发挥了巨大作用。

航天人受火箭发动机柔性喷管的的启发，研制出一种“隔震支座”，安装在建筑上部结构与地基之间增加的隔震层中，这能抵消80%的地震能量，减小了地震给建筑物带来的破坏。在一些地震多发地带上，灾后新建的建筑物中都可以安装该“隔震支座”，从而具备更好的抗震能力。

目前，隔震支座技术已通过九寨沟地震等实战检验，云南、新疆、甘肃等地已经要求学校、医院等公共建筑建设中必须采用航天人的隔震支座。

高海拔地区往往气候多变、高寒缺氧、紫外线辐照强，上过高原的人们最怕的就是发生高原反应，而一旦发生灾害，将对前去灾后重建的人员提出严峻考验。航天人基于航天技术，研制了微增压氧舱，该氧舱具备增压增氧、保温换气、通讯报警等诸多功能，为高原缺氧和急性高原病症的预防、缓解、抢救和治疗提供了有效的保障空间，氧舱内部也是非常美观，堪称方舱里的“头等舱”。

无人机是现在多个应用领域的热点。航天人不仅生产彩虹系列等无人机并远销海外，而且还瞄准灾后评估与重建等领域，将基于深度学习的目标检测识别技术、高精度目标定位技术、高精度大场景图像拼接等高大上的航天技术应用于无人机平台，根据无人机拍摄到的实时图像信息对灾区进行详查与测绘，重构灾区的三维场景，从而更有利于对灾情评估及重建规划，在重建过程中，无人机可以根据场景识别结果，准确地投放救援物资。

灾后重建中难免会遇到一些危险复杂的情况，如小范围的火灾、化学品泄漏、爆炸后的有害气体残留等。航天人发明的“生命卫士”应急面罩则是一款可实现灾后重建现场人员安全保障的新型装备，实现了小型化、便携式、内循环空气再生，可长时间提供安全可靠的呼吸防护，有效解决了传统过滤式面罩安全性能有效、消防呼吸器重量大、使用复杂等痛点问题，让灾后重建的人员使用起来更加得心应手。

可以说，航天人研发的这些“黑科技”神器，都将成为所有灾后重建人员和受灾群众生命与财产安全最可靠的保障。