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三位前NASA工程师,用自制卫星改写气候行动的游戏规则
www.wforum.com | 2021-12-31 01:10:08  中国慈善家 | 0条评论 | 查看/发表评论

尽管格拉斯哥气候大会落下帷幕,但全球气候行动仍然还在寻找一个改写人类命运的突破口。政府、NGO们不得不面临漫长的研讨与博弈,而在这缝隙中,有一些人把目光投向了一家名叫Planet的公司。

Planet是做什么的?

简单来说,他们自己造卫星、飞卫星,以惊人的高清晰度,24小时拍摄全球各地、各个角落。

你可以通过他们提供的图像,准确地数出森林里有多少棵树、城市里有多少座冒烟的工厂烟囱,也可以把他们形容为漂浮在太空里的一双眼睛——它能够不停歇地监管人类面对自然所做出的每个举动。

Planet的故事从三个怀抱太空梦的年轻人开始。2013年,他们把自己的手机送上了太空,那是他们第一次发现,原来造颗卫星也没有想象中困难。

太空梦想家

2002年,美国休斯顿,世界航天大会在此举办。来自澳大利亚的克里斯·伯舒森在会上遇到了两个和他气味相投的年轻人,聊起太空大家就滔滔不绝。

从有记忆开始,伯舒森就在做一个很长的太空梦。

小时候,他的想象力会生发于抬头仰望星空的时刻,最让他惊喜的圣诞礼物是一架望远镜;长大后,每每看到月亮,他还是会好奇在那上面究竟有些什么。“尽管看过无数次星空,但我从来没觉得厌烦。”他在博客里写道。

伯舒森曾经的梦想是当一名宇航员,但彼时澳大利亚还未开始发展航空航天事业。于是,他打算先成为一名飞行员,再转往美国宇航局(NASA)工作。

17岁那年,他参加了澳大利亚国防学院的选拔。然而他落选了——拿到结果,伯舒森才知道自己是名色弱患者。

克里斯·伯舒森。
遭受打击之后,他开始尝试以另一种轨迹抵达太空。他的本科选择了物理学专业,之后又在悉尼大学读完了硕士、博士,参与了欧洲“罗默”卫星上空间望远镜的设计。

2008年,伯舒森终于加入梦想中的NASA,在艾姆斯研究中心(Ames Research Center)担任太空任务建筑师。

艾姆斯研究中心创办于2006年,以实验性和涉猎广泛的项目闻名,旗下汇聚了一批脑洞大开的年轻工程师,且与硅谷不少公司有长期合作。

威尔·马歇尔和罗比·辛格勒就是这里的第一批员工。辛格勒手里握有MBA、工程物理学、空间研究学位,马歇尔则是牛津大学的物理学博士。2002世界航天大会上,两个人跑到会场发传单,谴责当时的美国总统小布什推动的太空军事化行动。

他们与伯舒森一见如故。
Planet的三位创始人。从左至右为克里斯·伯舒森、威尔·马歇尔和罗比·辛格勒。
手机飞上天

在NASA,造一颗卫星的成本是不折不扣的“天文数字”。卫星个头很大,长度与公交车相当,造价在3亿美元左右,且耗时数年才能制作完成。

某天在中心,伯舒森的组长彼得·库伯突然从兜里掏出手机,向大家感叹:“卫星造价到底为什么这么贵?现在卫星的计算机系统甚至是20年前的过时版,分辨率才200万像素,我这手机都比它好。”

这句话突然让伯舒森意识到,手机好像确实可以承担卫星的功能,芯片相机一样不缺。

但是目前还有两个需要验证的问题:一是,手机能在真空里运行吗?二是,手机能足够坚固到承受太空之旅吗?

当年被拿来做真空环境试验的手机(那时候手机拍照的分辨率还很低)。
伯舒森和同事们找了一部手机放进真空室,结果发现它在真空中运转毫无问题,于是一群人超级兴奋地冲了回来。之后他们又做了一个简易的小火箭搭乘上手机,在空地上模拟发射。但火箭升空到一半,降落伞提前张开了,火箭损毁,坠到了地上。

伯舒森描述,当时有些有他臂展那么长的部件,在强烈的坠落冲击下被压缩到了十几厘米。但是令人大吃一惊的是,火箭上那部手机居然还能正常工作——它不怕真空,非常坚固。第二次火箭试验随即成功,手机到达了3万英尺的高空,全程拍摄了影像。

伯舒森和马歇尔手工组装了他们第一颗卫星。把一部手机斜放进去,剩下的空间放电池组和一些电子元件,再把它们和手机连接。他俩把这颗卫星命名为“手机卫星(PhoneSat)”,并在马歇尔家的车库成立了“Cosmogia”公司——这便是Planet的前身。

2013年4月,他们进行了一批试飞,并成功地传回了图片。有趣的是,他们并未选择通过NASA空间站一次性传输,而是把单张图片的数据切成了上千份,并随机传输到了全球各个角落。

最终,约有40人在无线电设备上偶然发现了他们的“漂流瓶”。他们把碎片图用电子邮件发回来,三人小组就这样得到了他们自造卫星的第一张图片。
2013年4月第一次试飞的自造卫星传回的“拼图”图片。原图即如此,分辨率很低、清晰度很差,但对于Planet三人组来说是极其可喜的成果。
科学怪咖

初次成功的大家意识到,自己真的在进行一场革命。

无需再依靠NASA等政府组织庞大的卫星工程,他们已经拥有了一个轻巧且造价低廉、能够完成或独立或大规模同步任务的卫星系统。

当然,改良还没有最终完成:手机的镜头分辨率还是不够高。他们仿照手机系统,升级了镜头、计算机系统和电元件,由此诞生了“鸽子(Dove)”号卫星。“鸽子”上搭载了超高分辨率摄像头,并通过以太网连接到内部的集成计算机上,地面上的人便可以通过网络传输接收到图像。

“很多卫星都会起个很霸气的名字,比如‘利爪’‘猛禽’之类。我们就叛逆地来个轻松和平点的名字好了。”伯舒森说。
“鸽子”卫星。和这个与众不同的名字一样,团队里的三个人也都有些自己的坚持。比如形象带点朋克感的伯舒森一直喜欢电子乐,自己作曲、发歌,还给自己起了个艺名叫“Dr. Chrispy(脆里斯老师)”。

在2021年的最新专辑《One by One》中,他用电子合成器演绎了宇宙的浩瀚缥缈感,还加了些关于宇宙的念白。今年10月,他搭乘蓝色起源NS-18进入太空时,还专门带了一个U盘,里面存着他特地从网上征集来的400首原创音乐。
伯舒森的另一个身份是音乐人“Dr.Chrispy”。在NASA扮演总参谋角色的辛格勒是个笑容可掬的圆圆脸。他曾和马歇尔等朋友有一个约定,如果有人一夜暴富,他的大额支出必须经过其他人投票同意。他还规定,这笔钱里必须有一些用于公益领域。“比起因为钱而疏远家人朋友,我更希望被热衷变革的人与项目所环绕。”他这么解释。
罗比·辛格勒(左)和威尔·马歇尔(右)。
马歇尔则称自己是“太空痴(space geek)”。因为太迷恋太空,16岁的时候他组装了自己的第一台望远镜。这个瘦高、金发、看起来有些学究气的英国人,曾因说话过于直率而被同事举报,对方要求政府调查他是不是间谍。

他一心扑在研究上,参与了NASA的LCROSS月球探测器和着陆器项目,但他也是那种说走就走,甚至会跑到非洲给儿童进行免费科普的怪咖。

比仰望星空更重要的事

最初创办Planet时,三个人想要通过搭建一个便宜好用的卫星系统,提供地球高清晰度的完整图像,并且保持24小时更新一次的频率。很快他们就发现,这些图像数据能做的事情实在很多。

马歇尔把Planet的功能概括为两方面:一是助力产业数据化,通过收集的图像大数据和研发的AI系统,来为某一特定区域的农业、交通等提供提高效率、降低成本的方案,产出更多的效能。

另一种则是可持续发展,既包括通过图像测算特定企业的ESG指数(环境、社会、治理指标)来保证其良性发展,也包括和慈善组织、非营利机构合作,通过图像采集来为环保项目提供数据助力和更有效率的推进方案。

用马歇尔的话说,“突然某一个时刻觉得,比起仰望星空,从太空回望地球、帮助地球上的生命更重要。”
一列“鸽子”卫星。
回到2013年的一个关键时刻:在搭建了“鸽子”卫星后,三个人需要正式把它送进太空。Planet准备了两颗卫星,一号搭乘美国的火箭,二号则交由俄罗斯火箭搭载。后者走的是俄罗斯卫星轨道,因此发射之后需要在轨道里待机3天,得到允许之后才能放行。

因此,第一颗的发射也推迟了三天。当时大家聚在位于弗吉尼亚的基地里,看着屏幕上的一号“鸽子”升空、完成一级分离,然后赶忙切回二号,同时放行。大家都相当紧张,也很兴奋。“两年的研发时间在短短几十秒里就要下结论,真的很疯狂。”伯舒森说。

大约凌晨四点,基地开始下载图片。最终,这个团队获得了一张俯瞰山林的、绿油油的照片。
“鸽子”首次试飞拍下的俯瞰图。伯舒森马上把照片发给了两个伙伴,马歇尔两小时后起床,一眼就看到了邮箱里的这张照片。伯舒森开玩笑说,马歇尔感动到在床上窝了三个小时,只顾着激动流泪了。

这对于整个团队来说也是非常振奋的事。

变革气候行动

目前,Planet总共建造和部署了450颗卫星,在轨运行中的有200多颗,每天能收集总面积超过3.5亿平方公里的图像。

除了负责日常成像、精确度能达到3.7米的“鸽子”,还有搭载高精度光学器件的“天空之星(SkySat)”,负责对特定区域成像,每天7次。
“天空之星”生产中。
Planet的终极目标,是搭建一个包含海量信息、准确度和透明度都非常高的全球数据库。每颗“鸽子”卫星每天会收集约40GB大小的1万张图像,之后通过定制的无线电站,传输至Planet全球各地的地面站。图像到达地球后,AI程序会识别并删除被云层遮挡的图片,之后有权限的用户就可以登录应用程序,随意查看照片了。

Planet的数据库分为付费和免费两种模式:付费是公司的主要收入来源,包括墨西哥政府、NASA、德国航天局以及一些农业公司。每年的费用最多可以达到几千万美元,而付费用户获取的图像将是最新、质量最高的。

非营利组织(尤其是关注森林砍伐和极地融冰的环保组织)、在注册学生以及新闻机构则可以免费和付费用户共享相同的权限。普通公众可以免费看到一些稍旧的、质量一般的图像数据。目前,已经有不少风投公司看好Planet,据媒体报道,公司总共已经拿到了1.8亿美元的投资。
2021年12月12日,Planet拍摄的西班牙萨拉戈萨市。12月萨拉戈萨遭受强降雨,河流水位逼近危险值,图中可以看到流经城区的埃布罗河已被泥沙和雨水溢满。Planet的首席影响官安德鲁·佐利认为人类很容易因为视野的限制陷入狭隘的认知,而整体去看地球,是我们能够感受矛盾、变化和多样性的重要途径。

他的一篇博客中着重批评了“平均的暴政”,即很多时候,因为数据所指向的单位太笼统,我们会忽略这一个区域里的特殊情况,从而让一部分需要帮助的人失声。

整体的广度加上单位的精细度,恰好是Planet所追求的两个坐标——这也是其数据可能为全球气候变化行动提供的延展方向。
专栏记者托马斯·弗里德曼对于Planet给出了很高的评价。他认为这家公司可能将改变全球气候行动的游戏规则:Planet的卫星拥有极高的精确度,可以追踪任何一个国家的树木、农田和每家工厂的烟囱排放。

这些数据还会被完全公开,所有人都能看到哪个角落出现了非法砍伐,又是哪些公司违反了碳排放承诺。通过社交媒体传播后,人们可能会去自发地抵制破坏环境的政府或企业,也能够为慈善组织提供参考,让他们把资金捐助给最需要的地区。

Planet的团队也将这样的路径视作公益事业——他们每天对这颗星球上的新动向进行扫描统计,然后以最直接的方式传递给全球,让人们直观地感受到环境危机与行动的责任。
目前,Planet已经在森林、海洋和甲烷监控几个方面与非营利组织展开合作。“精度”方面,Planet正在追踪巴西、印尼、刚果等64个热带国家的雨林砍伐情况,巴西政府也正根据这些数据,开始增加对非法砍伐者的管制。

而在“广度”方面,Planet与一些伙伴机构刚刚完成《艾伦珊瑚地图集》的绘制。这是世界上首个完整记录热带浅珊瑚礁分布区域的地图,以协助社区、政府或组织更好地开展海洋保护。
地图集里的海南岛沿岸。红色部分为珊瑚/藻类,绿色为海草,黄色为沙滩。今年的格拉斯哥气候大会上,甲烷也是重点关注的领域。美国等90多个国家签署了“全球甲烷减排承诺”,中美双方的联合文件中重点关注了甲烷减排,大会最终发布的宣言中也提到将逐步减少化石燃料的使用。但是,如何监督具体的地区、具体的工厂落实这些目标,仍然是一个难题。

Planet的数据或许就可以提供一种解决方案。非营利组织“碳地图(Carbon Mapper)和Planet达成合作,计划在2023年发射两颗新型卫星,来捕捉世界各地的碳排放实时图像、找到甲烷和二氧化碳的高排放源,并将这些数据以透明公开的方式公布出来。这样实时不间断的监管,恐怕会让很多石油天然气厂、垃圾填埋场和畜牧业相关工厂都紧张起来。

碳地图首席执行官莱利·杜伦表示,这将是人类在应对气候变化问题上取得重大进展的时刻,这些基础数据将填补全球温室气体排放监测系统的空白。英国爱丁堡大学教授保罗·帕尔默也认为,碳地图的计划能够帮助人们量化排放,并让污染与排放被看见、被管理。
可用于跟踪甲烷排放的新型卫星(预览渲染图)。

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