NASA 新一代無人機可日夜與野火作戰
NASA 正在利用尖端的無人機和空域管理技術徹底改變野火響應,實現全天候空中滅火–即使在能見度低的情況下。透過開發和測試便攜式空域管理系統(PAMS),NASA正在確保野火期間無人機作業更安全、更有效率。這些手提箱大小的裝置可協助飛行員避免碰撞、共享飛行計劃,並在不依賴網路的情況下保持通訊。

2024 年11 月,一架FVR90 無人飛行器從加州沃森維爾附近的蒙特雷灣學院機場升空,進行緊急應變行動先進能力(ACERO)模擬測試。圖片來源:NASA/Don Richey
美國國家航空暨太空總署(NASA)正與野火應變團隊合作開發先進工具,以應對一些最嚴峻的滅火挑戰,尤其是夜間空中作業。未來,無人機–無論是遙控駕駛還是完全自主的,都將在野火撲救中發揮更大的作用。為了實現這一目標,美國國家航空暨太空總署最近與全國各地的團隊一起測試了新技術。這些創新技術將使飛機,包括配備自主駕駛系統的小型無人機和直升機,即使在能見度低的條件下,也能全天候監測和撲滅野火。
克服空中滅火的局限性
目前,空中滅火僅限於在白天或晴朗的條件下進行,因為能見度低會增加飛機與地形或其他滅火飛機相撞的風險。美國國家航空暨太空總署的空域管理技術旨在改變這種狀況,使無人機和遙控飛機能夠在夜間安全運行,讓救火人員有更多時間從空中控制火勢。
美國太空總署航空研究任務局”緊急應變行動高級能力”(ACERO)專案經理薛敏說:”我們的目標是為野火響應的24小時無人機操作提供新的工具,包括空域管理技術。”這次測試將提供寶貴的數據,為我們如何成熟這項技術以最終應用於現場提供依據”。

在位於維吉尼亞州漢普頓的美國太空總署蘭利研究中心,工程師駕駛無人機測試空中協調能力。圖片來源:NASA/Mark Knopp
手提式空域管理系統(PAMS):遊戲規則的改變者
在過去的一年裡,ACERO 的研究人員開發了一種便攜式空域管理系統(PAMS),無人機駕駛員可以利用它從遠端控制系統或地面控制站操作無人機,安全地將飛機送入野火應對行動中。
每個便攜式空域管理系統(PAMS)只有手提箱大小,配備有用於空域管理的計算機、用於在PAMS 設備之間共享信息的無線電以及用於接收附近空中交通的自動監視-廣播接收器,所有這些都封裝在一個耐用的便攜式容器中。
美國國家航空暨太空總署在PAMS 上安裝的軟體可讓無人機飛行員在遠端操作飛機時,透過監控和與網路中的其他飛機共享飛行計畫來避免空中碰撞。該系統還提供基本的火災定位和天氣資訊。裝有通訊設備的無人機充當地面PAMS 設備的空中通訊中繼器,使它們能夠在不依賴網路的情況下相互通訊。
在實際場景中測試PAMS
為了測試PAMS 設備共享和顯示重要資訊的能力,NASA 研究人員在位於加州矽谷的NASA 埃姆斯研究中心的一個機庫中,將三台設備放置在彼此視線之外的不同位置。駐紮在每個單元的研究人員將飛行計畫輸入系統,並觀察到每個單元都透過網狀無線電網路成功地與其他單元共享了飛行計畫。
接下來,研究人員與維吉尼亞州的團隊成員合作測試了空中通訊無線電中繼能力。

亞斯明-阿爾巴布(Yasmin Arbab)、阿列克謝-穆尼甚金(Alexey Munishkin)、肖恩-沃爾夫(Shawn Wolfe)和站在後面的薩拉-米切爾(Sarah Mitchell )在加州沃森維爾附近的蒙特雷灣學院機場使用緊急應變行動高階能力(ACERO)便攜式空域管理系統(PAMS)案例。圖片來源:NASA/Don Richey
用多架無人機模擬真實野火狀況
研究人員在一架遠端垂直起降飛機上安裝了攝影機、電腦、網狀無線電和空中交通資訊自動監視廣播接收器。研究團隊在美國太空總署位於維吉尼亞州漢普頓的蘭利研究中心試飛了這架飛機和兩架較小的無人機,特意讓它們在彼此的視線範圍之外運作。
大型無人機上的網狀無線電網路成功地連接了小型無人機和地面上的多個無線電裝置。
美國國家航空暨太空總署的研究人員隨後測試了PAMS 裝置透過空中通訊中繼站進行協調的能力,以模擬實地情況。
在加州沃森維爾的蒙特雷灣學院機場,工程師們駕駛一架由Overwatch Aero 公司製造的具有垂直起降能力的帶翼無人機,與三個不同的PAMS 單元建立了通訊中繼。接下來,團隊又在附近放飛了兩架較小的無人機。
最終測試: 衝突解決與天氣更新
研究人員測試了PAMS 設備從Overwatch 飛機接收通訊並與其他PAMS 設備共享資訊的能力。飛行員故意提交會相互衝突的飛行計劃,並故意在預先批准的飛行計劃之外駕駛無人機。
PAMS 設備成功地提醒飛行員注意衝突的飛行計劃和預先批准區域之外的操作。它們還相互共享飛機位置,並顯示天氣更新和模擬火災位置數據。
測試證明了在野火行動中使用PAM 設備的潛力。薛說:”這次測試是朝著改善野火期間空中協調邁出的重要一步。這些技術將改善野火行動,減少大型野火的影響,拯救更多生命。”
今年,該團隊將進行一次飛行評估,以使這些野火技術進一步成熟。該計畫的最終目標是將這項技術轉移到消防界。
這項工作由美國太空總署航空研究任務局下屬的ACERO 計畫領導,並支持該局的高級空中機動任務。
編譯自/ ScitechDaily