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特寫 | 廉價(jià)的小型衛(wèi)星,正在帶來新太空革命

本文作者: 彭賽瓊 編輯:張馳 2017-07-14 11:12
導(dǎo)語:Planet Labs和其他公司正在向軌道發(fā)送數(shù)以百計(jì)的低成本衛(wèi)星。我們才開始明白這如何改變了我們在地球上的生活。

特寫 | 廉價(jià)的小型衛(wèi)星,正在帶來新太空革命

今年二月,攜帶104顆衛(wèi)星的火箭在印度發(fā)射

雷鋒網(wǎng)按:SpaceX著迷于將人類送往火星,但還有別的航天公司,希望通過對地球的記錄和監(jiān)測,讓我們在地球生活得更好。 Planet Labs和其他一些公司,正在向太空軌道發(fā)送數(shù)以百計(jì)的低成本衛(wèi)星,這些衛(wèi)星在地球之外組成了一個(gè)“外殼”,它們傳回的圖像可以用于娛樂、商業(yè)、軍事、間諜活動(dòng)、環(huán)境保護(hù),但我們只是才剛開始明白,這會(huì)如何改變?nèi)祟愒诘厍蛏系纳睢?/em>

近日,彭博周刊為我們介紹了這樣的一此創(chuàng)業(yè)公司,他們瞄準(zhǔn)的是衛(wèi)星背后的數(shù)據(jù)分析與服務(wù),在小小的衛(wèi)星背后,卻是不可小覷的巨大商業(yè)機(jī)會(huì)。

好的火箭發(fā)射場都有一些重要的特點(diǎn)。首先是在海邊且人口稀少的地區(qū),這樣可以減少被突然飛來的燃燒的金屬擊中的機(jī)會(huì)。赤道附近是不錯(cuò)的選擇,就像所有繞著中軸線旋轉(zhuǎn)的球體一樣,球面中部具有最大的旋轉(zhuǎn)速度,這給火箭助推器提供了較快的初速度。換句話說,最好的地點(diǎn)往往處于熱帶地區(qū)。這樣的地方也常常是世界上最貧窮的地區(qū),這讓每一次發(fā)射都有一種強(qiáng)烈的反差:數(shù)十億美元的現(xiàn)代化機(jī)器在雨林和貧民窟里發(fā)射。

至少今年二月,在印度東南沿海的一個(gè)島嶼斯里哈里柯塔,是這樣一番景象。這座島在欽奈以北幾個(gè)小時(shí)路程的地方。要到達(dá)那里,要經(jīng)過一條長長的蜿蜒曲折的高速公路?;靵y的路上左右車道混亂通行,頭頂著一桶水的女人隨意橫穿馬路。即便成功駛離這條公路,接下來的堤道也不好走。在旱季,堤道兩側(cè)盡是沼澤、鹽池和泥土。在堤道的盡頭,才是Satish Dhawan航空中心。

這個(gè)以一位印度火箭科學(xué)家命名的太空中心,它于1971年開放,看起來更像是一個(gè)破敗的迪斯科舞廳,而不是通往未來的大門。在登記區(qū),隨意掛著火箭和著名工程師照片的黃色墻壁上,水泥斑點(diǎn)隱約可見。燈泡的電線裸露懸掛著,其下,友善的光腳官員收集完信息后,會(huì)將你帶到芒果樹蔭下的安全門前。穿著橄欖綠制服和深藍(lán)色貝雷帽的警察,對偶爾在門口休憩的白牛司空見慣。

進(jìn)門之后,就是一個(gè)中央的辦公室和生活混合區(qū),四周是木槿、桉樹、棕櫚樹林。不遠(yuǎn)處,水邊上就是發(fā)射臺。越來越多奶牛在門外聚集,而猴子在樹上喧鬧不休。

2月15日上午9時(shí)28分,這些動(dòng)物不安地看著印度的火箭在灼熱潮濕的空氣中咆哮、升空?;鸺倪\(yùn)載部分包含104顆衛(wèi)星,遠(yuǎn)超2014年俄羅斯同時(shí)發(fā)射37顆的世界紀(jì)錄。最大的衛(wèi)星重1500磅,旨在觀察印度的基礎(chǔ)設(shè)施、監(jiān)測城鄉(xiāng)發(fā)展。大衛(wèi)星周圍的十幾顆小衛(wèi)星,則為大學(xué)、創(chuàng)業(yè)公司和研究組織服務(wù)。讓衛(wèi)星數(shù)破紀(jì)錄的功臣,是舊金山創(chuàng)業(yè)公司Planet Labs制造的88顆鞋盒那么大的“Dove(鴿子)”衛(wèi)星。

在過去的幾年里,Planet Labs已經(jīng)將大量的Dove衛(wèi)星發(fā)送到繞地軌道上,每顆衛(wèi)星都攜帶高功率的望遠(yuǎn)鏡和相機(jī),用于拍攝地球的不同區(qū)域。從印度發(fā)射的88顆,將與之前發(fā)射的61顆一起,成為有史以來最大的衛(wèi)星群。之前的61顆所拍攝的圖像已被廣泛使用:防止洪水沖刷沃爾瑪停車場、測量返校季節(jié)的交通流量、農(nóng)民評估作物健康狀況和最佳收獲時(shí)間、監(jiān)測亞馬遜的森林砍伐和敘利亞難民營、秘密監(jiān)視軍事集結(jié)和運(yùn)輸行動(dòng)。隨著149顆衛(wèi)星的全面到位,Planet Labs能夠拍攝地球的每一寸土地,即使美國政府也無法做到這一點(diǎn)。

這個(gè)衛(wèi)星群,是繼俄羅斯和美國在六十年前將火箭送往太空后,人與太空關(guān)系發(fā)生變化的又一現(xiàn)象。在如今軟件、人工智能、電子和材料的進(jìn)步,以及新一代躊躇滿志的企業(yè)家的幫助下,我們看到了越來越多的航天創(chuàng)業(yè)公司。這些公司憧憬著一個(gè)每天都有火箭發(fā)射的時(shí)代,用感知地球每一個(gè)變化的衛(wèi)星,填滿天空,從而在我們的星球上方建造一個(gè)計(jì)算機(jī)外殼。建設(shè)這一繁華的新經(jīng)濟(jì)高速公路的人們承諾,在衛(wèi)星之下,人們的生活會(huì)得到改善。但他們所描述的未來同樣是不確定和有爭議的。雖然,盡管很少有人注意到,不過這個(gè)未來即將到來了。 

新太空革命的興起,發(fā)生在另一方水土,就是距印度兩個(gè)大洋的舊金山灣與加州山景城交界處。這里,你會(huì)發(fā)現(xiàn)NASA Ames研究中心奇怪的建筑物,和一些在大蕭條時(shí)代用于容納大型飛船的機(jī)庫,以及又大又舊的風(fēng)洞。

自2006年以來,在Pete Worden的領(lǐng)導(dǎo)下,Ames已經(jīng)在遠(yuǎn)距離航空實(shí)驗(yàn)上聲名遠(yuǎn)揚(yáng)。Worden是一名天體物理學(xué)家和前美國空軍準(zhǔn)將,他花了幾十年時(shí)間執(zhí)行“Black Ops”任務(wù),并監(jiān)督里根總統(tǒng)從未實(shí)現(xiàn)的星球大戰(zhàn)導(dǎo)彈護(hù)盾計(jì)劃,以及面向武器化太空的其他工作的發(fā)展。在Ames,他喜歡招募愛冒險(xiǎn)的年輕工程師進(jìn)行不尋常的項(xiàng)目,并與硅谷建立了牢固的聯(lián)系,邀請初創(chuàng)公司共享NASA資源,還與Google建立商業(yè)聯(lián)系。他是個(gè)怪人,偶爾會(huì)穿著長袍,帶著工作人員到附近田野上的羊群中。

在Worden的首批雇員中,有一對名字分別為Will Marshall和Robbie Schingler的狂熱工程師。這三個(gè)人幾年前在休斯敦的一次太空會(huì)議上見過面,Marshall和Schingler正在派發(fā)譴責(zé)布什重新推動(dòng)軍事化航天的傳單?!拔以谝患揖瓢衫锖屯乱黄鸷染?,聽見他用響亮的英國口音反對太空武器,我說,他們知道Darth Vader(雷鋒網(wǎng)注:星球大戰(zhàn)中的天行者)就坐在這里嗎?”Worden提起第一次見到Marshall的場景。他把他們叫過來準(zhǔn)備一起喝一杯,爭論一番,但最后發(fā)現(xiàn)他們?nèi)齻€(gè)很合得來。

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Mashall

擁有牛津大學(xué)物理博士學(xué)位的Marshall在Ames不同的團(tuán)隊(duì)工作過,其中包括建造廉價(jià)月球著陸器,和月球觀測與感測衛(wèi)星探測器,該探測器在月球南極發(fā)現(xiàn)了水。Schingler則專注于為科學(xué)航空任務(wù)制作衛(wèi)星,包括一個(gè)用于尋找外行星的衛(wèi)星,和讓NASA的技術(shù)和數(shù)據(jù)更便于公眾查閱衛(wèi)星。

到了2009年,Ames的研究人員開始忙活智能手機(jī)帶來的可能。初代iPhone已經(jīng)在兩年前發(fā)布了,科學(xué)家們很驚訝,這么小的設(shè)備可以有這么多的功能,還有那么復(fù)雜的傳感器和成像技術(shù)。他們想知道,智能手機(jī)能否成為新型衛(wèi)星的模板呢?

典型的衛(wèi)星像公交車那么大。他們需要經(jīng)過多年的設(shè)計(jì)和建造,重量可能達(dá)到7000磅(3.2噸),成本高達(dá)3億美元,并只能使用可以承受地表以上100英里至22000英里(161到3萬多千米)環(huán)境的專門的電子產(chǎn)品。它們曾經(jīng)是技術(shù)奇跡,但是制造和發(fā)布時(shí)間很長,只能在過時(shí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行十年,或更長的時(shí)間。

Ames科學(xué)家們相信衛(wèi)星還有改良的機(jī)會(huì)。首先Marshall和澳大利亞年輕的物理學(xué)家Chris Boshuizen帶隊(duì)研發(fā)小型衛(wèi)星——CubeSat。Schingler也很快也加入。他們希望研發(fā)出的設(shè)備是廉價(jià)和輕便的,并且能夠快速制作和大批量部署,以執(zhí)行獨(dú)立或協(xié)同的任務(wù)。如果太空輻射會(huì)不時(shí)燒壞衛(wèi)星,那也沒有問題,衛(wèi)星會(huì)便宜到像一次性用品。

Boshuizen和Marshall手工組裝了第一個(gè)CubeSats。他們將HTC Nexus One拆開,在內(nèi)部裝上天線、大型電池組,以及其他電子元件。幾個(gè)月內(nèi),他們就有了一個(gè)原型,在NASA的實(shí)驗(yàn)室里表現(xiàn)良好;幾個(gè)月后,它成功地在高空氣球上向地球傳送了數(shù)據(jù)。

Marshall和Schingler住在庫比蒂諾附近的一座七居室,五千平方英尺的房屋中。他們稱之為彩虹大廈。Schingler和他的女朋友為工程師和各種理想主義者們建造了這個(gè)空間,讓大家共同生活,在鯉魚池旁舉辦沙龍讓大家討論世界問題。在Marshall和Boshuizen告訴Schingler衛(wèi)星研究后,這個(gè)房子也變成了研發(fā)實(shí)驗(yàn)室。當(dāng)三人在夜間和周末,在車庫測試過他們的創(chuàng)意后,開始相信能夠成立一家公司。他們最初決定稱之為Cosmogia公司,名字的意思是宇宙任意結(jié)束的點(diǎn)。

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Schingler

他們創(chuàng)業(yè)背后的想法是,如果送不了幾百個(gè),那就送幾十個(gè)CubeSats上天,并使之組成一種地球掃描儀。每顆衛(wèi)星將被部署在一個(gè)獨(dú)特的位置,可以連續(xù)拍攝地球上的每一個(gè)區(qū)塊。用過Google Earth的人都有這個(gè)區(qū)塊概念。但是,谷歌的圖像通常是數(shù)月或數(shù)年以前的,Cosmogia則將每天提供新的數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫中,讓用戶可以看到最新的圖像,并比較它們隨時(shí)間產(chǎn)生的變化。

一開始,他們就把要?jiǎng)?chuàng)建的數(shù)據(jù)庫,和隨之而來信息的透明度,作為一種公共利益。他們可免費(fèi)提供信息給防治森林砍伐的非營利組織,監(jiān)測極地冰蓋融化情況的環(huán)保主義者。他們認(rèn)為,每天對地球的統(tǒng)計(jì)將會(huì)促使人類對地球更加負(fù)責(zé)任。而且毋庸置疑,他們還可以通過賣圖像給防汛、農(nóng)業(yè)、偵查機(jī)構(gòu)賺得盆滿缽滿。

有了這個(gè)想法,加上幾個(gè)原型,帶上Worden的祝福,2010年三人離開了Ames。他們打包了彩虹大廈實(shí)驗(yàn)室里的所有實(shí)驗(yàn)器材,轉(zhuǎn)移到了一個(gè)破敗的社區(qū),創(chuàng)立了一家叫做Planet Labs的新公司。

起初,航空航天業(yè)內(nèi)的許多人都認(rèn)為Planet Labs的衛(wèi)星太小了,無法產(chǎn)生有用的高分辨率圖像,而且衛(wèi)星太多,管理起來相當(dāng)復(fù)雜。此外,不論是CEO Marshall,還是首席戰(zhàn)略官Schingler,都不是從商業(yè)巨頭中出來的人。他們有的是工程背景和強(qiáng)調(diào)身心的哲學(xué)。(CTO Boshuizen于2015年離開了公司)

38歲的Marshall在倫敦南部肯特郡的一個(gè)中產(chǎn)階級的家中長大,從小就對太空非常癡迷。十幾歲的時(shí)候,為了攢錢做自己的望遠(yuǎn)鏡,他在一家酒吧打工并兼職電工工作?!拔視?huì)經(jīng)常電到自己,因?yàn)槲仪耙煌砗榷嗔?。”在牛津大學(xué),他研究了一些非常規(guī)的物理學(xué)課程,如量子傳送和量子疊加,似乎注定要走學(xué)術(shù)路線。但他會(huì)不斷回顧自己的使命,在美國太空研究中心完成了一系列實(shí)習(xí),并成為一代渴望嘗試新航空技術(shù)的工程師們的意見領(lǐng)袖。

Marshall是個(gè)精瘦、面色蒼白一臉書生氣的人,但他其實(shí)非常喜歡冒險(xiǎn)。多年來,他堅(jiān)持前往非洲的偏遠(yuǎn)地區(qū),向中小學(xué)生傳授科學(xué)知識。在英國,有時(shí)候他會(huì)闖入一些難以接近的地方踢球,包括一次去溫莎城堡,女王當(dāng)時(shí)也在場。他也心直口快,在他到達(dá)NASA后,登月團(tuán)隊(duì)一個(gè)被他惹怒的成員,煽動(dòng)聯(lián)邦調(diào)查他是否是間諜。調(diào)查持續(xù)了多年,有一次,移民官員還在舊金山國際機(jī)場拘留了他,沒收了計(jì)算機(jī)。“簡直嚇?biāo)廊肆?,我最?dān)心的是我們想要做的項(xiàng)目?!盡arshall說,但最后調(diào)查什么也沒有發(fā)現(xiàn)。

Kevin Parkin也在Ames工作過的Marshall的童年伙伴,他說Marshall散發(fā)一種幸運(yùn)的氣場?!八心欠N吸引VIP的能力?!彼貞浾f,Marshall有一次決定從彩虹大廈徒步穿越二十英里的野外到海邊?!八?dāng)時(shí)拿著還不到一瓶水,走進(jìn)山丘,結(jié)果第二天,拉里·佩奇和謝爾蓋·布林(谷歌的兩位創(chuàng)始人)就把他載了回來。他們在海灘上偶遇了。

同樣38歲的Schingler也不是因循守舊的。在印度發(fā)射88衛(wèi)星的那晚,在工棚的水泥地板上,一個(gè)冰淇淋機(jī)旁邊,他在沙發(fā)上過了一夜。他還到當(dāng)?shù)氐囊粋€(gè)寺廟祈禱,買了88只金色的象頭神小雕像祈求好運(yùn)。Schingler和他的妻子在世界各地建立了一系列公共住宅,這是一個(gè)無止境的實(shí)驗(yàn),不斷質(zhì)疑社會(huì)架構(gòu)。他、Marshall和其他一些朋友最近做了一個(gè)約定,規(guī)定如果出現(xiàn)任何一筆意外財(cái)富,大額消費(fèi)必須通過投票方式批準(zhǔn),財(cái)富的大部分只能用于更好的意圖。Schingler說:“有很多人變富有之后就跟親朋好友疏離了。我不希望這樣,更希望有親朋好友在身邊,有能不斷改善的項(xiàng)目可做?!?/p>

特寫 | 廉價(jià)的小型衛(wèi)星,正在帶來新太空革命

Dove

Planet Labs可能很快就能生產(chǎn)更多的衛(wèi)星。公司成立七年后,正處于Dove的第十四次迭代中,其總部的一家小型工廠每周都會(huì)生產(chǎn)出20顆。每顆衛(wèi)星都是黑色的輕量級鋁立方體,大小為10cmX10cmX30cm,包含2013個(gè)部件。內(nèi)部是一個(gè)圓柱形望遠(yuǎn)鏡,用鍍金的膠帶包裹著,用以隔熱。望遠(yuǎn)鏡周圍是六個(gè)鋰離子電池、每個(gè)電池的專有加熱器和一些電路板。公司拒絕透露Dove的成本,但熟悉該公司業(yè)務(wù)的人士表示,這樣的衛(wèi)星值六位數(shù)。

為了降低風(fēng)險(xiǎn),大多數(shù)衛(wèi)星制造商盡量不改變自己的設(shè)計(jì)。相比之下,Dove卻可以不斷演變,因?yàn)镻lanet Labs的測試和制造程序,允許工程師為在幾天后的下一次飛行,檢查處理器和圖像傳感器。近幾年來,該公司已經(jīng)通過美國、印度、日本和俄羅斯的火箭,發(fā)射了233顆衛(wèi)星到太空。有兩次,火箭彈爆炸了,Dove的殘骸散布在海岸線上,損失慘重。但公司已將這種失敗納入業(yè)務(wù)模式。如果火箭爆炸,公司就讓將員工回到工廠,開始商議下一次發(fā)射。這種衛(wèi)星大約有三年的壽命,之后會(huì)向地球墜落,在大氣中被分解。

對于衛(wèi)星發(fā)射,比如二月份印度的這次,火箭進(jìn)入軌道后,向前行進(jìn)并慢慢旋轉(zhuǎn),以每秒約1米的速度,每過一定角度就投放一到兩個(gè)Dove衛(wèi)星。大概五分鐘之內(nèi),十幾個(gè)Dove就投放完畢。投放后,衛(wèi)星太陽能電池板就會(huì)自動(dòng)展開,一端的蓋子彈開,天線延伸出去。雖然從工廠里出來的衛(wèi)星是黑色的,但是Planet Labs喜歡用白漆添加藝術(shù)風(fēng)格,從印度火箭的視頻上看,Dove像是黑暗的太空幕布下散開的一串白色珍珠。

為了使衛(wèi)星保持最佳位置,Planet Labs采用了一種稱之為differential drag的技術(shù),其中太陽能電池板像帆一樣起作用,可以借助微量的大氣,以減緩某一衛(wèi)星的速度,保持它與別的衛(wèi)星之間的相對速度。t向前翻時(shí),衛(wèi)星面板所產(chǎn)生的阻力是水平時(shí)的七倍。這個(gè)概念在很大程度上只是理論,直到Planet Labs證明在一組衛(wèi)星上能使用。

當(dāng)Dove已經(jīng)發(fā)射到太陽同步軌道(每天在同一個(gè)當(dāng)?shù)貢r(shí)間穿過赤道)時(shí),衛(wèi)星內(nèi)應(yīng)用的算法會(huì)調(diào)整其面板并將衛(wèi)星調(diào)整到位,讓它們均勻散開。讓這88臺從印度發(fā)射的衛(wèi)星調(diào)整到準(zhǔn)確的位置,需要幾個(gè)月的時(shí)間。

特寫 | 廉價(jià)的小型衛(wèi)星,正在帶來新太空革命

當(dāng)這些衛(wèi)星一一對齊后,設(shè)置衛(wèi)星方向的海拔和位置的控制系統(tǒng)會(huì)全面接管。Dove上的陀螺儀和傳感器會(huì)尋找磁場、地球的地平線、太陽和其他星星。磁力矩陣和反應(yīng)輪隨后調(diào)整衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng),直到衛(wèi)星到達(dá)所需的位置。Planet Labs的首席航天器設(shè)計(jì)師Ben Howard說:“制造這樣的系統(tǒng)并不難。難的是像現(xiàn)在那樣做到廉價(jià),還要為特定的應(yīng)用程序做精細(xì)的調(diào)整?!?/p>

每個(gè)Dove衛(wèi)星負(fù)責(zé)收集10000張圖像,覆蓋200萬平方公里,面積有墨西哥那么大。這些40G的圖片,通過衛(wèi)星與地面基站之間的每天8分鐘的定制無線電通信過程,分十天傳輸回地球。公司在南極、智利、夏威夷和冰島等地都建設(shè)了基站。

一旦圖像到達(dá)地球,公司的軟件會(huì)編制梳理,并刪除由云和陰影損壞的照片。然后,客戶可以登錄到應(yīng)用程序并瀏覽照片。Planet Labs最大的客戶包括墨西哥政府,德國航天局,農(nóng)業(yè)公司Monsanto,Wilbur-Ellis和拜耳作物科學(xué)。他們每年支付數(shù)百萬甚至數(shù)千萬美元,用于訪問最新、最高質(zhì)量的圖像。非營利組織、學(xué)生和新聞機(jī)構(gòu)則可以免費(fèi)獲得相同的訪問權(quán)限,廣大公眾可以免費(fèi)看到較舊的低質(zhì)量圖片。Planet Labs拒絕透露他們的收入,但似乎其盈利足以讓投資者保持興趣。該公司至今已籌集了超過1.8億美元的融資,估值已超過10億美元。

Planet Labs的88顆新衛(wèi)星現(xiàn)在能呈現(xiàn)地球每日的風(fēng)景,但它們有希望做得更好。Schingler說:“企業(yè)、政府、科學(xué)家和整個(gè)社會(huì)從感受過這種地球律動(dòng)。隨著河流的變化,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的變化,城鎮(zhèn)和森林的變化,世界也在發(fā)生變化。這些數(shù)據(jù)將被這些用戶激活,在我們決策的過程中起更重要的作用?!?/p>

4月中旬,為國防部和美國情報(bào)部門分析圖像的國家地理空間情報(bào)局,在弗吉尼亞州的斯普林菲爾德舉行了一次會(huì)議,討論了衛(wèi)星攝影的爆發(fā)如何改變間諜活動(dòng)。為了保密,NGA圖像分析師,Planet Labs的客戶等上交了電子設(shè)備并放在安全的儲(chǔ)物柜中,然后集中在一個(gè)大型的禮堂中參加討論。

20世紀(jì)60年代,政府所需的衛(wèi)星圖像極難獲得。美國有一個(gè)名為Corona的項(xiàng)目,就是讓一臺成像衛(wèi)星拍攝地球照片,并將滿載膠片的太空艙彈回地球。一架飛機(jī)會(huì)在中途嘗試用網(wǎng)接住太空船。出讓人意料的是,這么做竟然很奏效。

這個(gè)過程在今天要簡單得多,但真正高質(zhì)量的圖像仍然罕見。引領(lǐng)市場是位于科羅拉多州威斯敏斯特的DigitalGlobe,該公司運(yùn)營著一個(gè)產(chǎn)生精美照片的大型衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。他們圖像的分辨率是一流的,能夠渲染像汽車一樣小的對象。該公司表示,它可以每月掃描地球60%的地方,并根據(jù)要求拍攝具體目標(biāo)(美國政府通常會(huì)被優(yōu)先考)。DigitalGlobe的衛(wèi)星軌道距離地球約370至500英里(約600至800千米),比Planet Labs的230至310英里(370到500千米)還要高。在Planet Labs的照片中,雖然你能分辨出汽車,但卻很難看出是什么顏色的。

特寫 | 廉價(jià)的小型衛(wèi)星,正在帶來新太空革命Marshall 和Schingler在舊金山的辦公室

為了應(yīng)對大量產(chǎn)生的新衛(wèi)星圖像,Planet Labs正在開發(fā)軟件對運(yùn)動(dòng)和異常進(jìn)行初始照片掃描,做出標(biāo)記后交給分析人員。向人工智能的轉(zhuǎn)變讓NGA的很多人對工作感到不安全,但該機(jī)構(gòu)主管Robert Cardillo認(rèn)為,從圖像壟斷控制到公開競爭讓人感到興奮:“我們正在降低去太空的成本,并降低參加其中的成本?!比ツ闚GA簽署了一份價(jià)值2000萬美元的協(xié)議,7個(gè)月內(nèi)可以無障礙訪問Planet的圖像。

反恐專家及前DigitalGlobe員工Gerby Marks,之前還在考慮退休。在她看來,日常圖像與AI的結(jié)合是一種啟示——它是一種預(yù)測未來的方式,而不是對過去作出反應(yīng)。她說:“DigitalGlobe只在有任務(wù)時(shí)才會(huì)查看一個(gè)地點(diǎn),但現(xiàn)在我們可以在知道這些事情之前就檢測出來。”

在弗吉尼亞州,Marks向美國南方司令部為其咨詢公司3 Gimbals LLC做過一次展示。她的團(tuán)隊(duì)收集了委內(nèi)瑞拉北部海岸Puerto Cabello幾天的Planet Labs圖像,并用一種監(jiān)測運(yùn)輸流量的算法進(jìn)行了分析。當(dāng)軟件檢測到特定碼頭的活動(dòng)增加時(shí),Marks和她的團(tuán)隊(duì)在線查詢了碼頭的地理位置坐標(biāo)。隨后他們在俄羅斯社交網(wǎng)絡(luò)VK上貼了張照片。

雖然分析人士在沒有進(jìn)行實(shí)地考察時(shí)無法確定情況,但碼頭的船只看起來是俄羅斯人的,而且船員也一直在網(wǎng)上發(fā)布自己的行程。Marks說:“現(xiàn)在還可以看到船上有什么類型的設(shè)備,可以看看它是否與某種商品或行業(yè)有關(guān),還可以找到正常和異?;顒?dòng)的趨勢。必須每月至少拍一次圖像才能理解和解釋變化?!?/p>

原料分析師有一個(gè)術(shù)語叫“生命模式”,它指的是對人和物體如何移動(dòng)的研究,它反過來能讓觀察者了解什么是可能發(fā)生的事。比如,到醫(yī)院的交通流量增加,是否意味著病毒爆發(fā)?通過圖像和算法,科技可以做一些激發(fā)或恐嚇公眾的事情了。

在NGA會(huì)議上,這些企業(yè)家包括曾經(jīng)負(fù)責(zé)Google圖書的James Crawford。他現(xiàn)在是創(chuàng)業(yè)公司Orbital Insight的CEO。這家公司使用Planet、DigitalGlobe和公共存儲(chǔ)庫中的圖像,將它們組合成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫。公司算法可以搜索汽車,建筑物,樹木,油罐,太陽能電池板,軌道車,船舶和飛機(jī)等物體。算法會(huì)逐步改善,很快就可以識別世界各地的物體,包括地形和周邊基礎(chǔ)設(shè)施的變化。

特寫 | 廉價(jià)的小型衛(wèi)星,正在帶來新太空革命

Crawford可以調(diào)出上海一個(gè)港口的圖像。它就像拼圖一樣,圓柱形儲(chǔ)油罐是綠色,船只是絕色,建筑物是藍(lán)色。點(diǎn)擊一個(gè)按鈕,軟件就會(huì)顯示幾個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)了八個(gè)新建筑。點(diǎn)擊另一個(gè)按鈕,軟件會(huì)計(jì)算出給油罐中的油量?!坝凸奚厦嬗懈∑鸬纳w子,如果蓋子一直向上沒有陰影,就知道它已經(jīng)滿了。”如果有陰影,Orbital Insight會(huì)測量其角度和油罐的尺寸,以計(jì)算液體的體積。

Crawford說,公司所追求的是“觀察性真相”。Orbital Insight還會(huì)查看分析師和政府的報(bào)告,比如據(jù)說中國會(huì)有多少石油,并自己的計(jì)算與專家的進(jìn)行比較。例如,去年的行業(yè)共識約是中國的石油儲(chǔ)量有4億桶,但公司的數(shù)據(jù)是5.5億,他們發(fā)現(xiàn)有2100個(gè)油罐能夠容納11億桶石油,平均半滿。

另外一家創(chuàng)業(yè)公司SpaceKnow,通過一種極其簡單的Web服務(wù)提供類似的信息。想知道俄羅斯在2014年從烏克蘭吞并克里米亞是圖什么?找到地圖上的地區(qū)后,SpaceKnow的圖片信息會(huì)告訴你,俄羅斯軍隊(duì)疏浚了黑海部分地區(qū),然后建造橋梁和道路,以準(zhǔn)備讓更多的部隊(duì)和坦克到來。SpaceKnow的CEO Pavel Machalek說:“你可以看到,他們正試圖將克里米亞的南部連接到俄羅斯,以便更容易地入侵它?!?/p>

該公司還估計(jì)了非洲國家的國內(nèi)生產(chǎn)總值,這通過計(jì)算夜間的燈光數(shù)量,監(jiān)測海洋中船只的運(yùn)動(dòng)情況,并跟蹤煤礦的排放量來進(jìn)行。Machalek說:“你可能要1000名人力分析師來做這些事,但機(jī)器和算法永遠(yuǎn)不會(huì)累。”

那些關(guān)心隱私的人可能不用太擔(dān)心,因?yàn)镻lanet和DigitalGlobe的衛(wèi)星看不到人們的面孔或汽車上的車牌。該技術(shù)更適合于識別行業(yè)和環(huán)境中的模式。盡管如此,Planet還是創(chuàng)建了一個(gè)Google風(fēng)格的地球搜索引擎,能在幾分鐘之內(nèi)俯瞰人類,并提供一些關(guān)于日常活動(dòng)的答案。目前尚不清楚這種軍事級質(zhì)量的圖像的傳播,會(huì)如何影響全球安全和其他領(lǐng)域,以及這么做是否值得。

盡管他們的答案并不完美,但Marshall和Schingler也沒有避開那些道德問題。例如,Planet要求客戶不要將其圖像用于戰(zhàn)爭任務(wù),但他們沒有真正的手段來防止這種情況。Marshall說:“一般來說,我對于情報(bào)上的應(yīng)用沒什么問題。從歷史上看,比如在冷戰(zhàn)時(shí)期,透明度會(huì)讓緊張局面的減少?!标P(guān)于日益增長的太空垃圾問題,他指出,這主要?dú)w因于高軌道上大型衛(wèi)星的解體,Planet的低軌道設(shè)備存在很短暫。

總的來說,他認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)的好處遠(yuǎn)超過壞處。“在應(yīng)對自然災(zāi)害上,比如保護(hù)棲息地和海洋等,我們可以提供實(shí)質(zhì)性和全球化的幫助。人類進(jìn)步的價(jià)值是巨大的。如果不是好處遠(yuǎn)超過壞處,我也不會(huì)在這里做這些事,也不會(huì)有很多人為公司工作?!?/p>

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辦公室里的Dove

Planet對出售圖像,并讓其他公司開發(fā)分析軟件這種方式很滿意。不過最近,它也開始招聘軟件工程師來開發(fā)自己的圖像分析系統(tǒng),目標(biāo)是讓Orbital Insight和其他公司為富有的客戶處理專業(yè)工作,而Planet幫助其他所有人以Google的方式查詢其數(shù)據(jù)庫。這不僅有助于公眾更有效地執(zhí)行諸如監(jiān)測砍伐森林等任務(wù),還將使小企業(yè)改善服務(wù)。Marshall 認(rèn)為,“這樣的事情在一兩年內(nèi)是可行的?!?/p>

今年早些時(shí)候,Planet收購了Terra Bella,一家生產(chǎn)能更能更高分辨率照片的大型衛(wèi)星的制造商。Terra Bella之前被稱為Skybox Imaging,曾被認(rèn)為比Planet更有可能成功,當(dāng)Google在2014年以5億美元收購它時(shí),外界對這一觀點(diǎn)也深信不疑。后來Planet收購Terra Bella,Google則占有Planet部分股份,并同意購買它的圖像。Terra Bella及其七顆軌道衛(wèi)星,使Planet能更直接地與DigitalGlobe,以及大量新公司競爭。

一些新成立的公司使用一些近乎神奇的技術(shù),Capella Space正在開發(fā)基于合成孔徑雷達(dá)(SAR)的衛(wèi)星。SAR可以穿透云層,在夜晚產(chǎn)生圖像,并進(jìn)行復(fù)雜的測量,如土壤水分含量。與Planet一樣,它一直在開發(fā)較小較便宜的衛(wèi)星,并計(jì)劃從今年開始發(fā)送36顆到軌道上。Planet的一個(gè)秘密實(shí)驗(yàn)室也在開發(fā)SAR衛(wèi)星。

以色列公司SpacePharma建立了一個(gè)功能齊全的科學(xué)實(shí)驗(yàn)室,可以裝在一個(gè)CubeSat衛(wèi)星內(nèi)。過去的研究表明,太空的失重會(huì)導(dǎo)致基因表達(dá)比在地球上更不同,分子表現(xiàn)也一樣?,F(xiàn)在已經(jīng)有了在太空栽培的植物,藥物和化學(xué)品,這樣的研究也被期待可以應(yīng)用于地球。

也許最有雄心的公司是佛羅里達(dá)州的OneWeb,它希望用數(shù)以百計(jì)(可能是數(shù)千)的小型低軌道通信衛(wèi)星環(huán)繞地球。由于地理和經(jīng)濟(jì)方面的限制,地球上有30億人缺少高速互聯(lián)網(wǎng)服務(wù),而衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)可以補(bǔ)足。OneWeb計(jì)劃在2018年開始用Virgin Orbit等公司的火箭發(fā)射衛(wèi)星。

另外,Astro Digital、Axelspace、Hera Systems、Iceeye和Spire等公司也有自己的成像衛(wèi)星。

為了可持續(xù)發(fā)展,衛(wèi)星的繁榮也需要火箭技術(shù)的突破。Elon Musk的SpaceX是第一個(gè)展示可以通過降低進(jìn)入軌道的成本來激勵(lì)火箭和衛(wèi)星創(chuàng)業(yè)公司,并證明私人太空公司是可行的?,F(xiàn)在有大約10家公司制造專門搭載CubeSats的小型廉價(jià)火箭。

目前,擁有最多資金和客戶的是Rocket Lab,該公司在5月在新西蘭的私人航天港口,完成了其碳纖維Electron火箭模型的首次成功測試。該公司全面投入運(yùn)行后每次發(fā)射僅收500萬美元,遠(yuǎn)低于SpaceX的6000萬美元。Rocket Lab希望在幾年內(nèi)可以達(dá)到每年100次發(fā)布,這也是整個(gè)航空航天業(yè)在2016年的總次數(shù)。其他公司,如Vector Space Systems和Virgin Orbit,也有類似的火箭和發(fā)射頻率計(jì)劃。

這些公司,也使Planet更能控制其發(fā)射的時(shí)間和目的地。到目前為止,它的衛(wèi)星往往是大型載荷的附加物,就像在印度一樣。它也在打通與其它公司的關(guān)系,并將自己的衛(wèi)星用在Rocket Lab的下兩個(gè)測試和前三個(gè)商業(yè)發(fā)射上?!鞍l(fā)射是當(dāng)今太空創(chuàng)新的最大障礙”,Schingler說,“如果可以頻繁、低成本、可靠地訪問太空,整個(gè)格局會(huì)突然變化。所以小型發(fā)射器將會(huì)改變游戲規(guī)則,將會(huì)出現(xiàn)不可想像的新使命,五年后我們將看到一些驚人的事?!?/p>

在2015年,風(fēng)投向太空創(chuàng)業(yè)公司投資了18億美元,幾乎是此前15年前投資總額的兩倍,而且多數(shù)投資都在美國。由于新太空(New Space)運(yùn)動(dòng),美國經(jīng)歷了幾年放棄航天飛機(jī)并失去其在商業(yè)發(fā)射中的競爭的時(shí)光,現(xiàn)在重申其作為全球領(lǐng)導(dǎo)者的地位。俄羅斯,歐盟,日本,中國和印度現(xiàn)在必須決定是否以及投入多少資金在可重復(fù)使用的火箭,小型發(fā)射器和其他創(chuàng)新方法。同時(shí),像Rocket Lab這樣的公司也可以允許許多其他國家啟動(dòng)自己的太空計(jì)劃。

對于新太空運(yùn)動(dòng)真正的信徒來說,這場比賽是一場光榮表演的一部分:人類命運(yùn)的終極表達(dá)。投資了Planet的風(fēng)險(xiǎn)投資家Steve Jurvetson說:“太空經(jīng)濟(jì)將與地球經(jīng)濟(jì)融合,這是前所未有的。會(huì)有更多行動(dòng)出現(xiàn),使得通往火星和殖民其他星球的道路變得更可信,也更容易負(fù)擔(dān)得起。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí),而且很可能在有生之年實(shí)現(xiàn),它將是人類歷史的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。我想說,這就像發(fā)現(xiàn)了火或發(fā)生了進(jìn)化。這是人類成為多行星物種的時(shí)刻。

via bloomberg 雷鋒網(wǎng)編譯

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