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美国宇航局6个最佳的地球研究项目

超燃冲压发动机、10马赫的风洞、能穿透云层的驾驶舱显示屏……

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插画:Brittany Alice Messier

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阿波罗计划过去四十年了,人们仍然将 NASA 视为登月者,但他们不仅仅是关于火箭的:今年,该机构 170 亿美元预算中近 20 亿美元将用于航空学和地球科学研究。虽然 NASA 的“太空”部门正为期待已久的载人重返月球做准备,但该机构的地面部门也在悄悄地取得一些实际进展。

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更快速、更安静的飞机 NASA 的高超音速研究正在通过超燃冲压发动机(超音速燃烧冲压发动机)突破航空速度极限:2004 年,该机构的无人高超音速 X-43A 飞行器曾短暂达到 9.6 马赫(约合每小时 7000 英里),创下了吸气式发动机的记录。军方希望利用超燃冲压发动机将导弹送往全球;它们还可以更便宜地发射卫星。

对于商业航空而言,音爆的令人牙齿打颤的噪音是一个严重的问题。“要在陆地上不受限制地飞行这些飞机,我们必须将音爆降低到可接受的水平,”兰利研究中心超音速首席研究员 Peter Coen 说。NASA 目前正在测试 Quiet Spike,这是一种私人开发的伸缩式机头附件,可以打破飞机达到音速时产生的冲击波,有可能将噪音降低到协和式飞机的万分之一。这项技术可能使超音速客机在商业上可行:由于噪音问题,协和式飞机仅运营跨大西洋航线。

NASA 也在推进亚音速飞机的设计。这里的重点是混合翼身飞机,其中传统客机的结构被拉伸成单个飞翼,产生更大的升力和更小的阻力,同时消耗更少的燃料。一架翼展 21 英尺的无人原型机 X-48B 于 7 月进行了首次飞行测试。

穿透云层 为了提高航空安全,NASA 最近创建了综合视觉系统,这是一个驾驶舱虚拟现实显示屏,可以使飞行员在任何天气条件下都能清楚地看到周围的地形(能见度低是大多数致命坠机事故的原因)。

智能飞行控制系统 — 为军用和民用飞机设计 — 是一种自适应的机载软件,可以响应稳定性变化,帮助飞行员在飞机损坏或系统意外失效时保持控制。其他项目旨在提供更好的天气数据和湍流检测。

可惜,“空中高速公路” 项目的资金被削减了,该项目本可以为个人航空创建一个自动飞行控制系统。

测试人类极限 为了设计更易于使用的机器,NASA 的人类因素部门研究感官技能和认知模式。一项近期发展:一个基于视频的警觉性监测系统,可以监测昏昏欲睡的飞行员的眼睑下垂情况。记忆力和注意力研究有助于设计飞行员可以在噪音和干扰下管理的驾驶舱显示屏和控件,而人机交互研究则帮助工程师构建虚拟现实显示屏和培训模拟。

在超音速风中吹拂 新飞机在离开地面之前要经过一项详尽的综合测试,这通常意味着要停在 NASA 的 13 个风洞设施之一。在风洞测试期间,飞行器保持静止,空气以极高的速度(高达 10 马赫)驱动过去,使研究人员能够了解飞行时作用在其上的力。风洞还测试过汽车、卡车、轮船甚至轮椅。

超级计算 IT NASA 的艾姆斯研究中心托管着哥伦比亚(Columbia),这是世界上第 13 大最强大的超级计算机。其强大的计算能力被用于研究船舶水动力学和空气湍流,探测工业燃烧涡轮机以创造更清洁的发动机,并理解全球海洋环流,以及进行地震模拟和飞机噪音减排建模。

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关注我们的家园 NASA 不仅仰望天空;该机构拥有世界上最大的地球科学家联盟。他们的数据大部分来自地球观测系统(Earth Observing System),这是一个由 15 颗卫星组成的星座,用于监测大气化学、云层、海洋、植被、天气、重力强度以及我们家园无数其他现象。“卫星提供了必要的视角、背景和测量尺度,以将地球作为一个系统来理解,”戈达德太空飞行中心冰冻圈科学部的负责人 Waleed Abdalati 说。全球的科学家们都利用 EOS 卫星数据来完成各种各样的任务,从追踪野火、确定保护土地的优先顺序,到预测飓风。对于正在发生的全球性变化以及在极端条件下偏远地区的变化,卫星为研究人员提供了其他任何方式都无法获得的宝贵信息。

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