NASA推出新技術與設備可繪制地震斷層精確3D圖

　　圖1：UAVSAR吊艙就懸掛在這架改裝的灣流III(Gulfstream III)飛機機艙“肚子”下面。該飛機目前服役于愛德華茲空軍基地的NASA德賴登研究中心。吊艙周圍的四個噴口在飛行期間負責為雷達設備通風降溫。

　　美國加州舊金山地處太平洋和北美兩大板塊的交界處，地質活動非常頻繁，歷史上就曾遭遇過地震重創，為此美國科學家在地震探測和預報方面進行了多年的努力。科學家現在表示，探測地震是否將發生和測定地震的強度已不再是難題，最大的難題是正確預測出地震發生的時間。

　　為了能更好的了解加州重大地震的可能性，美國宇航局局(以下簡稱NASA)的科學家們開始使用一種配備了自定義自動駕駛儀系統和特制雷達的飛機，來進一步提高地震斷層和地殼運動測繪制圖的精確性，這將有助于對地震的發生進行預測。該系統被命名為“無人空中合成孔徑雷達”(縮寫為“UAVSAR”)，雷達被安置在一個近3米長的吊艙中，并可以安裝在各種飛機上。不過，按其設計，該系統主要是安裝在無人駕駛飛機上。

　　當攜帶雷達的飛機從地震斷層地帶的上空飛過時，UAVSAR系統將拍攝下方地球表面的高分辨率圖像。無人駕駛飛機采用精確的實時GPS和探測器控制飛行管理系統，能夠以很高的精度按預設路徑飛行。飛行控制系統的期望性能把飛行路徑誤差限制在4.5米以內。

　　當然，單次飛行和單個飛機所收集回來的數據并不能為科學家們帶來足夠準確的信息。然而，采用“干涉測量法”通過對地震帶持續數小時、數天、數周或數月反復掃描和數據收集，大量的數據可以讓差異變化更加明顯，就能讓科學家很容易發現任何明顯的反常運動。NASA計劃通過掃描獲得的數據，來建立一套能詳細顯示出地震斷層位置、活動范圍以及活動程度的3D圖像資料庫。

圖2：機艙里絕大多數座位都被移除，以騰出足夠的空間來裝配用于指導和控制飛機飛行的自動駕駛設備和雷達系統控制設備。因為按照計劃，安裝UAVSAR系統配備的飛機最終都將實現無人駕駛。

　　目前，懸掛著UAVSAR裝備的NASA噴氣式飛機已經在舊金山灣區、加州中部和南部，以及洛杉磯盆地(其中包括圣安德列斯和海沃德斷層等主要的地震斷層)上空展開數據掃描收集工作。隨著該項目成本的逐漸降低以及掃描所需時間的增加，最終會實現將UAVSAR裝備安裝在無人駕駛飛機上使用的目標。

　　下面我們將為你呈現這套UAVSAR系統的一些細節圖片，以及NASA用來掃描地震斷層的技術。

圖3：機艙中空出了足夠空間放置自動駕駛儀和計算機(左圖)，以及雷達吊艙控制系統(右圖)，這樣可以在同一區域上空反復掃描，實現更精確的數據收集和圖片測繪。

圖4：遙控無人駕駛飛機中還將配置雷達吊艙的電力供應設備(右圖)，以及數據采集系統(左圖)。

圖5：為了增強抗震能力，這臺筆記本電腦被緊緊固定在飛機飛行控制和自動駕駛系統的裝置上，技術人員可以通過電腦來控制飛機的飛行路徑。飛行員的駕駛艙中也安裝了一個類似的系統，在雷達掃描時，技術人員能通過該系統來控制飛機飛行的位置。

圖6：筆記本電腦的接口采用了特殊的耦合器與飛機自動駕駛系統連接。

圖7：灣流III飛機的駕駛艙正在接受例行維修檢查。艙內駕駛座被移除，以方便維修人員檢查控制設備。駕駛艙右側可以看到一大片觸摸屏的飛行控制界面。

圖8：標準自動駕駛儀模塊，主要由安裝在飛機客艙中的計算機系統負責控制。

圖9：美國宇航局噴氣推進實驗室中，吊艙的一段保護殼被揭開。雷達控制模塊和電源裝備能清晰可見，設備被分為5段間隔。其中從右數起第二段間隔中放置的是數據記錄器和防震的存儲硬盤。

圖10：吊艙底部安裝了一系列的微波放大器，并與一個安裝在外殼底部的特制陣列天線放大器相連。