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仅冰箱大小的卫星,就能追踪10万只动物和昆虫,还能预判灾难风险

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地球是一个奇迹
科技|全球
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2018年,国际空间站的外部舱体上安装了首个ICARUS实验天线。|国家地理图片集
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近日,SpaceX公司火箭将一颗卫星送入太空,这一举措标志着人类在以空前细致的方式追踪野生动物方面,迈出了关键一步。 

ICARUS计划将对数千种动物进行实时监测,涵盖范围从哺乳动物到昆虫不等。今年11月的这次发射,是该计划中断三年后,针对一款更灵活的新型卫星开展的测试阶段。明年3月,团队还将与国家地理学会合作发射第二颗卫星,后续也计划进行更多发射任务。 

参与该项目的科学家表示,这项计划不仅能让他们更深入地了解动物的活动轨迹,还能通过这些活动规律,预测从天气变化到疾病传播等各类事件。“我认为,我们需要一套专门针对生命本身的地球观测系统。”德国马克斯·普朗克动物行为研究所(Max Planck Institute of Animal Behavior)所长、国家地理探险家马丁·维克尔斯基(Martin Wikelski)如是说道。 

维克尔斯基一直迫切希望找到那些长期困扰他的问题的答案,比如:北美地区似乎消失的30亿只鸣禽究竟去向何方?动物能感知到哪些信号,从而提前警觉即将到来的灾难? 

他表示,更令人振奋的是,这项技术或许还能解答他和同行们从未想到过的问题。 “我们坚信,它会带来极具价值的信息。”他说道。 

轻量化、高效率

ICARUS计划的首个版本,是安装在国际空间站上的一个天线。维克尔斯基介绍,这个天线于2020年发射升空,背后是长达八年的研发努力。仅在一年时间里,该天线就监测了15个不同物种的数百只动物。

科学家通过监测发现,哈德逊鹬(Hudsonian godwit)这类鸟类,能从中美洲不间断飞往得克萨斯州;而杜鹃鸟(cuckoo)则能从印度出发,飞越印度洋抵达非洲。 

“上一次发射的天线体型十分庞大。”维克尔斯基这样描述初代设备的尺寸。而全新的ICARUS系统,长度仅为10厘米。 

如今,这套系统被搭载在一颗盒状卫星上——这颗卫星被形象地称为立方体卫星。维克尔斯基表示,它的大小相当于一台冰箱。他还提到,未来的卫星会更小,大约只有鞋盒大小。 在这颗新卫星的测试阶段,维克尔斯基及其团队将确保卫星能沿地球的可行轨道运行,并能与地面计算机实现有效连接。 

“它差不多就像一台线扫描仪,从南极到北极来回运转,大约一天时间就能扫描到地球的每一个角落。”维克尔斯基解释道。 

若一切进展顺利,他的团队计划在明年春天发射另一颗由国家地理学会资助的卫星。到2027年,他们预计将部署六颗ICARUS卫星,共同开展动物监测工作。 

之后,他和合作伙伴将着手一项艰巨的任务:为更多动物佩戴小型标签,这些标签会向在轨卫星发送数据信号。

如何实现对数千种动物的监测

动物佩戴的这些太阳能设备,是为ICARUS计划提供数据的核心工具,其重量约为3至4克。

目前,团队还在研发一款仅1克重的设备——重量与一枚回形针相当。除了记录动物的全球定位系统坐标外,这些标签还能通过感知体温来监测动物的健康状况,同时收集湿度、气压、加速度等环境数据。 

拥有轻便且不干扰动物正常活动的监测标签至关重要。如果佩戴标签的动物因标签的重量或形状受到负面影响,科学家可能会获取到关于该物种健康状况和活动规律的不准确信息。

“过去10到15年间,我们一直在追踪佩戴标签的乌鸫(blackbird)和鸣禽,发现它们的繁殖情况十分良好。”维克尔斯基说道,“而且佩戴标签的个体存活率甚至略高一些——我们目前还不清楚原因,或许是捕食者不喜欢标签的存在吧。” 

维克尔斯基表示,明年他和合作伙伴计划为5000至10000只动物佩戴标签,并开启持续监测,最终目标是为10万只动物配备标签。 

在维克尔斯基看来,这项技术的潜力远不止于掌握动物迁徙的路线和时间。

比如,在喜马拉雅山脉8000米高峰附近飞行的高山兀鹫(snow vulture),能否帮助监测珠穆朗玛峰登山者面临的危险天气?在意大利埃特纳火山山坡上觅食的山羊,能否察觉到火山即将喷发的迹象?全球各地不同鸟类种群的行为,是否能为流行病学家追踪禽流感提供帮助? 

这些都是维克尔斯基认为这项颇具雄心的新技术有望解答的问题。“我们认为这些信息会极具价值,甚至政府保险机构都会依赖它。”维克尔斯基说道。 

此外,当人们意识到动物对地球众多生态系统的重要性时,他希望这能推动大家更好地保护动物。“如果人们能明白动物有多重要,就会对它们产生全新的珍视之情。”他这样说道。


编译:Arvin
校对:钱思琦
版式设计:钱思琦

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