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传感器和空间站技术帮科学家追踪全球野生动物迁徙活动

  8月16日,俄罗斯两名宇航员在当天近8小时的太空行走期间,安装了俄罗斯和德国合作的“伊卡洛斯”实验项目用于监测野生动物与鸟类迁徙的天线。该实验项目,是利用太空进行动物研究的国际合作计划,天线将从安装在鸟类身上的传感器接收信息。

  

  8月16日,俄宇航员在太空中安装该实验项目用的天线。资料图

  野生动物追踪方式的进步

  很久以前,人类对动物的追踪方式通常是捕捉目标动物贴上标签,然后放掉它们,在若干时间后,再将它们捕获并从其身上获得数据。不过,从上世纪80年代开始,科学家们开始用卫星追踪野生动物的活动,这些动物身上的标签可通过无线电信号传输定位数据,这使得科学家可以更加直接地了解它们的迁徙模式。与此同时,追踪设备的体积变得越来越小、精度越来越高、成本越来越低,发送数据的能力也变得越来越强。

  

  该项目所采用的微型发射器,资料图

  伊卡洛斯项目研究小组希望到2025年,能开发出一种非常小的发射器,甚至可以让一只蝗虫携带。不过,就目前技术而言,该类型设备的最小体积只能在果蝠、小海龟、鹦鹉、鸣禽等动物上使用。

  

  科学家将迷你背包一样的发射器,绑在鸟的背部。资料图

  这套系统可在全球范围内,实现动物多样性的实时监测。这在过去则完全不可能,那时,追踪研究对象数量在同一时间最多局限于几十个而且追踪设备体积也非常大、读取成本非常高。就目前的规模和成本而言,这一项目将至少比目前的情况高出一个数量级,甚至未来某天可能超过几个数量级。这种新的追踪系统拥有改变多个研究领域的潜力。

  这一所谓的量子飞跃的关键之处就在于一套传感器,它能让团队将其封装到每个发射设备上。

  

  发射器的整体结构示意图,资料图

  绑在动物身上的传感器

  报道称,此类传感器重量仅5克,能以迷你背包的形式绑在动物的身上。内含格洛纳斯(GLONASS)和GPS两个全球卫星导航系统的GPS模块接收器、无线电接收与传感器、蓄电池、太阳能电池、磁强计、温度、压力以及加速度传感器。传感器负责将把信息传送至天线。然后,数据会从空间站传送到莫斯科飞行指挥中心,再传送给数据加工中心的实验人员。

  

  发射器内部传感器测得的实时数据,资料图

  两名宇航员安装大型天线后,每次当伊卡洛斯项目所用的发射器,通过轨道实验性的光束时,它都会向科研项目的科学家发送一个223字节的数据包,供他们研究。报道称,预计经空间站实验后,对小型鸟类与其他动物的监测或将移至卫星上进行。

  此类传感器的未来应用展望

  虽然追踪动物迁徙模式是这些传感器最显著的应用,但实际上,它们还能为科学家带来更多潜在应用,如科学家能利用它追踪动物的加速度,它们与地球磁场保持一致的方式以及其在不同环境下移动时的湿度、气压和温度。

  另一个有趣的应用,则是对致命疾病爆发的监测。伊卡洛斯项目首席策略师Martin Wikelski就计划利用它对非洲果蝠的行为,展开更为详尽的了解。据悉,非洲果蝠被认为是埃博拉病毒的天然宿主,因为它们拥有优越的免疫系统。Wikelski指出,这一项目不仅能让研究人员看到动物在哪里,还能看到它们在做什么。

  据悉,项目团队预计在2019年年初,将会有1000个发射器投入使用,不过他们希望最终能将这一数字扩大到10万个。

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