NASA 正在利用尖端的无人机和空域管理技术彻底改变野火响应，实现全天候空中灭火--即使在能见度低的情况下。通过开发和测试便携式空域管理系统（PAMS），NASA正在确保野火期间无人机作业更安全、更高效。 这些手提箱大小的装置可帮助飞行员避免碰撞、共享飞行计划，并在不依赖互联网的情况下保持通信。
2024 年 11 月，一架 FVR90 无人飞行器从加利福尼亚州沃森维尔附近的蒙特雷湾学院机场升空，进行应急响应行动先进能力（ACERO）模拟测试。 图片来源：NASA/Don Richey
美国国家航空航天局（NASA）正与野火应对团队合作开发先进工具，以应对一些最严峻的灭火挑战，尤其是夜间空中作业。未来，无人机--无论是遥控驾驶还是完全自主的，都将在野火扑救中发挥更大的作用。 为了实现这一目标，美国国家航空航天局最近与全国各地的团队一起测试了新技术。 这些创新技术将使飞机，包括配备自主驾驶系统的小型无人机和直升机，即使在能见度低的条件下，也能全天候监测和扑灭野火。
克服空中灭火的局限性
目前，空中灭火仅限于在白天或晴朗的条件下进行，因为能见度低会增加飞机与地形或其他灭火飞机相撞的风险。 美国国家航空航天局的空域管理技术旨在改变这种状况，使无人机和遥控飞机能够在夜间安全运行，让救火人员有更多时间从空中控制火势。
美国宇航局航空研究任务局"应急响应行动高级能力"（ACERO）项目经理薛敏说："我们的目标是为野火响应的24小时无人机操作提供新的工具，包括空域管理技术。"这次测试将提供宝贵的数据，为我们如何成熟这项技术以最终应用于现场提供依据"。
在位于弗吉尼亚州汉普顿的美国宇航局兰利研究中心，工程师驾驶无人机测试空中协调能力。 图片来源：NASA/Mark Knopp
便携式空域管理系统（PAMS）：游戏规则的改变者
在过去的一年里，ACERO 的研究人员开发出了一种便携式空域管理系统 (PAMS)，无人机驾驶员可以利用它从远程控制系统或地面控制站操作无人机，安全地将飞机送入野火应对行动中。
每个便携式空域管理系统（PAMS）只有手提箱大小，配备有用于空域管理的计算机、用于在 PAMS 设备之间共享信息的无线电以及用于接收附近空中交通的自动监视-广播接收器，所有这些都封装在一个耐用的便携式容器中。
美国国家航空航天局在 PAMS 上安装的软件可让无人机飞行员在远程操作飞机时，通过监控和与网络中的其他飞机共享飞行计划来避免空中碰撞。 该系统还提供基本的火灾定位和天气信息。 装有通信设备的无人机充当地面 PAMS 设备的空中通信中继器，使它们能够在不依赖互联网的情况下相互通信。
在实际场景中测试 PAMS
为了测试 PAMS 设备共享和显示重要信息的能力，NASA 研究人员在位于加利福尼亚硅谷的 NASA 埃姆斯研究中心的一个机库中，将三台设备放置在彼此视线之外的不同位置。 驻扎在每个单元的研究人员将飞行计划输入系统，并观察到每个单元都通过网状无线电网络成功地与其他单元共享了飞行计划。
接下来，研究人员与弗吉尼亚州的团队成员合作测试了空中通信无线电中继能力。
亚斯明-阿尔巴布（Yasmin Arbab）、阿列克谢-穆尼什金（Alexey Munishkin）、肖恩-沃尔夫（Shawn Wolfe）和站在后面的萨拉-米切尔（Sarah Mitchell）在加利福尼亚州沃森维尔附近的蒙特雷湾学院机场使用应急响应行动高级能力（ACERO）便携式空域管理系统（PAMS）案例。 图片来源：NASA/Don Richey
用多架无人机模拟真实野火情况
研究人员在一架远程垂直起降飞机上安装了摄像头、计算机、网状无线电和空中交通信息自动监视广播接收器。 研究小组在美国宇航局位于弗吉尼亚州汉普顿的兰利研究中心试飞了这架飞机和两架较小的无人机，特意让它们在彼此的视线范围之外运行。
大型无人机上的网状无线电网络成功地连接了小型无人机和地面上的多个无线电装置。
美国国家航空航天局的研究人员随后测试了 PAMS 装置通过空中通信中继站进行协调的能力，以模拟实地情况。
在加利福尼亚州沃森维尔的蒙特雷湾学院机场，工程师们驾驶一架由 Overwatch Aero 公司制造的具有垂直起降能力的带翼无人机，与三个不同的 PAMS 单元建立了通信中继。 接下来，团队又在附近放飞了两架较小的无人机。
最终测试： 冲突解决和天气更新
研究人员测试了 PAMS 设备从 Overwatch 飞机接收通信并与其他 PAMS 设备共享信息的能力。 飞行员故意提交会相互冲突的飞行计划，并故意在预先批准的飞行计划之外驾驶无人机。
PAMS 设备成功地提醒飞行员注意冲突的飞行计划和预先批准区域之外的操作。 它们还相互共享飞机位置，并显示天气更新和模拟火灾位置数据。
测试证明了在野火行动中使用 PAM 设备的潜力。薛说："这次测试是朝着改善野火期间空中协调迈出的重要一步。这些技术将改善野火行动，减少大型野火的影响，拯救更多生命。"
今年，该团队将进行一次飞行评估，以使这些野火技术进一步成熟。 该项目的最终目标是将这项技术转移到消防界。
这项工作由美国宇航局航空研究任务局下属的 ACERO 项目领导，并支持该局的高级空中机动任务。
编译自/ScitechDaily