無人機：下得了地獄，上得了天堂

陶健

如今在西方發達國家，每逢盛大慶典，都會少不了無人機忙碌的身影，它們輕巧靈動，在高空中盤旋一圈，就可以為我們傳回一張張清晰的俯拍圖。但比起最常見的航拍模式，新一代無人機不僅將全面接管地球最極端領域，而且將涉足外太空。

深入火山

火山能以1200℃的高溫噴發，其灼熱的溫度以及令人窒息的濃煙，讓人望而生畏。它們是人類心目中地獄的原型，其烈烈火焰，也讓科學家們難以靠近。但研究火山，是了解地球地質歷史以及地幔運動的一個不可或缺的環節，所以，科學家們必須想方設法一窺火山內部。

要想進入火山，首先要能耐得住極端氣溫，抵抗得住冷熱交替的不規律氣流以及腐蝕性的煙霧，還要能夠自由進出深不可測的洞穴，這些并不是普通的人或者機器人能夠完成的，這時，可大可小、速度可控的無人機就能派上用場。

澳大利亞的無人機專家西門·賈爾丁最近創造出了一款無人機，能夠飛入火山內部，打印火山的3D圖。這項技術并不簡單，無人機長期暴露于酸性火山云里會腐蝕掉電子，而那些冷熱交替的氣流會讓無人機失去方向感，撞到洞穴的墻上。

為了能拍攝一幅火山3D全景圖，西門·賈爾丁的研究團隊已經犧牲了好幾個無人機和相機，最后通過使用DJI Phantom四軸無人機和全方位相機，他們終于第一次為位于大洋洲瓦努阿圖的馬魯姆火山構建出了火山圖，許多網上熱傳的巖漿噴涌而出的火山爆發瞬間圖，也出自這個飛行性能極其穩定的無人機之手。

北極朝圣

北極是地球上最遙遠的地方之一，也是地球上環境最惡劣的地方。探險者往往在大片的冰原里迷失方向，死于極端的寒冷。普通的無人機也會經歷相同的厄運。因為在北極，受到自然電磁干擾的程度遠遠高于中低緯度，頻發的太陽磁暴和極光，會讓GPS沒法正常導航。

即使導航問題解決了，無人機還必須能在低溫下存活，當溫度在零下40攝氏度時，電池反應會像蝸牛一樣緩慢。不僅是低溫會影響航程，大霧也是障礙，在北極，云和霧會經歷冰化，這也就意味著水滴晶化會影響到無人機的離心器。

但由于北極的巨大冰層下可能埋藏有豐富的自然資源，導致北極周邊國家垂涎欲滴，互相爭搶，比如有“北極熊”之稱的俄羅斯，與丹麥和加拿大存在許多島嶼和航道所有權的爭議。為了保障在北極地區的利益，俄羅斯現在正在開始研究能夠在北極環境中工作的無人機，用來探測、監控北極環境。

據初步設想，這款重達1.5噸、單次航程達4000千米（足以從俄羅斯海岸到北極往返兩次）的新型無人機，它將能夠連續高速飛行35小時。為了解決定位問題，俄羅斯還將在2025年，在北極建立一套復雜的控制系統，包括衛星和水下傳感器。

追蹤風暴

龍卷風一直是好萊塢災難大片里不會褪色的經典元素，旋風行走路線詭異，破壞力巨大，它們將房屋連根拔起，像撕碎兒童玩具一樣，把路面的汽車掀翻，給人類帶來了不可估量的損失。

為了弄清楚龍卷風的生成規律，提前預防損失，人類一直熱衷于搜集風暴濕度、壓力和溫度數據。但直到現在，人類風暴追蹤者必須靠近龍卷風，親手放置他們的測量設備，但這些風暴追蹤者也會面臨著隨時被龍卷風卷走的危險。現在，無人機將全面接手人類這一危險的工作，科學家們只需要在電腦前安然無恙地收集數據。

一個美國研究團隊正在實驗，用固定機翼的無人機去追蹤龍卷風，它能保持160千米一小時的時速，在狂風中保持最久和最穩定的飛行。

超高速度為接近同樣高速旋轉的龍卷風提供可能。但讓無人機進入龍卷風內部只是打贏了半場戰爭，無人機還需要將數據取出來。

無人機公司DroneDeploy解決了這個問題，他們創造了一個遠程記錄和轉換數據的設備，這個設備被植入到無人機的機翼，當跟隨無人機進入風暴中心后，能利用網絡與遠程控制的實驗室相連，實時傳送數據。雖然無人機最終可能被風暴撕碎，但已經被植入機翼內部的設備將會完好無損地保存，而且也方便找到。

這個聯網的設備也將允許人類通過互聯網，在世界任何一個地方遙控無人機。所以，風暴追擊者可以在多個地方放置無人機，在一個地方遙控，這將會為收集更多的數據提供可能，而這也為更好地了解風暴提供可能。

搜索遺址

在考古歷史上，有一個奇怪的現象，通常大河流域總是會伴隨著一些古代文明，可是人類至少生活了1萬3千年的亞馬孫河流域沒有出現文明古國。隨著亞馬孫雨林被毀，古文明留下的450個人形石刻的圖案終于重見天日，答案一步步揭曉：這里的古文明可能被茂密的叢林遮蓋住了。

考古學家希望進一步了解這些隱藏在亞馬孫雨林里的古文明究竟有多發達，但面臨著一個難以逾越的困難：這些文明散落于550萬平方千米的茂密的森林里，如果你用腳丈量，就會發現要想穿過這些茂密的叢林，得耗費一生的時間，當你把潛在的危險考慮進去，比如被美洲豹、鱷魚和蟒蛇襲擊，加上戲劇性的天氣，人類根本無力完成，這就是無人機可以出現的地方。

由英國考古學家發動的一項項目，雇傭了無人機飛越亞馬孫的上空，這些飛機配備有激光雷達和多光譜傳感器。傳感器能透過雨林茂密的樹葉和縱橫交錯的樹枝，看到樹林中隱藏著什么。激光雷達可以通過反射物體的光進行計算后，在你面前形成一個十分清晰的影像，這個影像會告訴你森林里藏著什么。

亞馬孫并不是無人機能揭示古文明的唯一地方，在美國新墨西哥的荒漠，一個有1000年歷史的土著居住地最近被發現，這也是無人機的功勞。通過配備紅外線相機，考古學家們利用無人機能夠透過地表的植物，描繪出下面的古文明，通過對比無人機圖像，考古學家們現在可以識別不同的地表材質，他們的考古發掘也會比之前更準確。

火星探測

紅色的火星有超薄的大氣，表面溫度平均為負63℃，這使得它比地球上環境最惡劣的地方還要不討人喜歡。

到達火星需要一個很長的太空旅行，大概要6-8個月，宇航員生活在長期失重環境下的影響，現在還不能明確。因此直到2030年之前，人類并沒有被安排到探險火星的計劃中。

雖然缺乏人類探險者，人類已經成功地繪制了火星表面地形圖，這要感謝NASA的火星探測器漫游者。然而，像所有有輪子的機器一樣，漫游者能力有限，比如有些隕石坑壁角度在30度以上，對于它來說實在是太陡了，根本爬不上去。還有許多表面非常崎嶇的地方以及火山附近，探測器也沒法到達。相同的情況下，無人機將不會受到這樣的限制。

NASA已經研發出了一款叫做“極端訪問飛行物”的無人機，這款無人機將能夠抵御火星稀薄的大氣，適應外太空環境。

根據計劃，“極端訪問飛行物”將是飛行器壓艙物的一部分，當火星登陸器著陸時，將會被從減速傘中噴射出去，這時，“極端訪問飛行物”主要依靠冷氣噴射而非螺旋槳在大氣層（有的可能沒有大氣層）中飛行，如果它們需要在零重力環境下工作時，它們還可以關閉冷氣發動機。足夠多的推進劑將支撐無人機在火星或月球上飛上幾個小時，在這期間，無人機不僅能抓怕圖像，而且會收集來自其他星球的實際樣本，為火星的研究提供新的研究材料。