首次从太空进行搜救

放大字体  缩小字体 2021-10-29 16:01  浏览次数:

A first for search and rescue from space

1982年9月至2020年12月期间,在能够探测和定位紧急遇险信标的地球轨道卫星网络的帮助下,至少有51512人在陆地和海上获救。

欧空局的OPS-SAT空间实验室最近证明,通过在太空中处理来自这些信标的数据,而不是像现在这样在地球上处理数据,整个过程可以变得更高效,保存数据,也许还有助于拯救生命。

太空人道主义倡议

国际Cospas-Sarsat合作组织成立于1979年,至今仍是一个基本的救生系统。它利用50多颗卫星上的仪器组成的网络,探测来自地球上任何地方的飞机、船只和人的紧急信标,将编码信息传递给地面站进行处理,然后转发给当地的救援协调中心以作出反应。

求救信标本质上是一种无线电发射器,可以在紧急情况下启动,可以手动按下按钮,也可以在探测到某些触发因素时自动启动,如物理冲击、遇水、高度突然下降等。

Cospas-Sarsat系统探测受保护的406-MHz频段内的无线电传输,收集遇险船只类型的信息,并将其信号转发给地球上的地面站,即当地用户终端(LUTs)。虽然一些信标包含有问题船只的位置,但许多没有,这些地面站必须执行数学分析来确定信标的位置。

许多在低、中、地球静止轨道上的卫星携带“中继器仪器”,它将406兆赫信标传输的频率转移到不同的频率,以避免对原始传输的干扰。所谓的“上转换”信号被发送到用户终端,在那里它们被处理和解码。

一旦确认,信标信息将被转发到最近的救援协调中心。

欧洲航天局空间实验室:解码轨道信号

欧洲航天局的OPS-SAT空间实验室是一个轨道立方体卫星,开放进行实验。它携带了一个非常强大的机载计算机和在太空中重新配置固件的能力。它的创建是为了在轨道上测试新的任务控制能力,这是一种在现有的昂贵卫星上进行的过于冒险的尝试。

在最近的一次“在轨演示”中,OPS-SAT使用卫星上运行的开源软件,对地球上紧急信标发出的无线电信号进行了首次在轨解码和处理。

这颗小型但功能强大的卫星成功探测并解码了“参考信标”——Cospas-Sarsat网络中地面站发出的周期性脉冲,以监控系统的性能。区别呢?OPS-SAT只将信标中包含的必要信息发送到位于德国达姆施塔特的欧洲航天局任务控制中心。

在太空中直接处理遇险信标意味着航天器只需要向地面发送特定的信标信号,而不是连续记录原始信号(通常是空的,因为信标传输是零星的)。结果呢?更有效的沟通。

为什么这很重要

首先,这个实验表明,当航天器携带强大的机载计算机时,它们能够有效地接管一些目前在地面上完成的“思考”。当它们不仅充当转发设备,接收数据并将其传递给地面上更有能力的人或机器时,它们可以在直接将复杂信号转化为可操作的信息方面发挥重要作用。这次成功的演示为许多未来的微型卫星加入目前提供这种基本服务的更大任务扫清了道路。

更广泛地说,当卫星被设计成灵活的时候,它们可以被配置成最适合其下方社会不断变化的需求。这将是特别重要的,当我们进入“物联网”的时代——当我们周围的物体通过互联网相互连接,形成一个广泛的网络技术能够连接和交换数据的影响对我们的家庭、医疗系统甚至全球工业和基础设施。

OPS-SAT的未来

OPS-SAT是首个向公众开放的太空任务,用于测试他们在太空中的实验。

“我首次提出调查如果OPS-SAT车载软件无线电(SDR)和天线足够敏感接收搜救信号即使不是为了这样做,”汤姆Mladenov解释说,实验人员负责这个在轨演示,以及OPS-SAT飞行控制团队的成员。

“一旦确认我们可以探测到卫星上微弱的传输信号,我就用‘GNU无线电’建立了在卫星上运行的信号处理系统。GNU Radio是一个免费和开源的库,它将复杂的信号处理系统分解为简单的块。当开源软件与OPS-SAT等强大的空间平台相结合时,为任何类型的信号重新编程SDR有效载荷的能力证明了它的多功能性。”

目前已经进行了数十项实验,展示了轨道上的智能计算机如何利用深度学习帮助识别地球上的火灾、自动预测碰撞,以及现在如何提高传递遇险人员详细信息的效率。

这次新闻的主要内容有:为了地球上的人们的利益,更多的实验将推动卫星在轨道上的功能极限。

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