作為美國聯(lián)邦政府的研究機構(gòu),美國國家航空航天局(NASA)肩負著制定實施美國民用太空計劃、開展航空科學和空間科學研究的重任,也肩負著為國民經(jīng)濟服務(wù)的任務(wù),其中就包括用其研發(fā)出的技術(shù)服務(wù)于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。
太空技術(shù)常常會在地球上找到其他“用武之地”,其實,許多農(nóng)業(yè)技術(shù)、產(chǎn)品和工具等都與NASA“沾親帶故”。比如,他們參與研制的一種特殊肥料,就成為國際空間站上宇航員和地球上農(nóng)民的“好幫手”,提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量。
多年來,NASA與大大小小的公司合作,精煉并夯實技術(shù),催生出多項創(chuàng)新,使農(nóng)業(yè)大受裨益,NASA官網(wǎng)在近日的報道中列出了其中的幾項。
GPS助力自動駕駛拖拉機
20世紀90年代,“全球定位系統(tǒng)”(GPS)仍是新鮮事物,約翰·迪爾公司就已將其用于*農(nóng)業(yè)。該公司希望更進一步,創(chuàng)建一個自動引導拖拉機的系統(tǒng)。但實現(xiàn)這一點的挑戰(zhàn)在于,由于數(shù)據(jù)出錯、GPS衛(wèi)星內(nèi)部時鐘的漂移以及其他因素,未校正的GPS提供的定位可能會比準確值偏離30英尺。
NASA“受命于危難之間”,其開發(fā)的軟件針對GPS信號誤差進行了校正,并將位置精度從英尺提高到了英寸。為地球上任何地方(包括農(nóng)田)提供高精度的GPS導航,可能是NASA對現(xiàn)代社會*重要的貢獻之一。
如今,有大量自動駕駛拖拉機馳騁在美國的廣袤農(nóng)田里,這其中就有NASA科學家的心血。
遙感技術(shù)用于水資源管理
NASA可以借助遙感技術(shù),利用不同衛(wèi)星上搭載的各種儀器,從太空監(jiān)測地球的健康狀況。
美國作為一個農(nóng)業(yè)強國,有時會受到干旱的威脅。高分辨率的NASA衛(wèi)星數(shù)據(jù)有助于水資源管理者開發(fā)工具,從而更好地進行規(guī)劃以便減輕干旱帶來的影響。
NASA艾姆斯研究中心與加利福尼亞水資源部攜手進行這一領(lǐng)域的研究。他們開展的一個項目可以幫助種植者“量體裁衣”般地為每種農(nóng)作物澆灌合適的水量;另一項創(chuàng)新則是對未開墾地區(qū)的土地情況進行監(jiān)測。
目前,在NASA的幫助下,遙感技術(shù)在*農(nóng)業(yè)領(lǐng)域大顯身手。*農(nóng)業(yè)的目標是提高農(nóng)民的利潤以及農(nóng)作物的產(chǎn)量,同時減少農(nóng)業(yè)對環(huán)境的負面影響。
預(yù)測農(nóng)作物產(chǎn)量
NASA研發(fā)的一些技術(shù),也可以幫助人們了解作物在整個生長季節(jié)的生長狀況,并用這些數(shù)據(jù)預(yù)測作物的*終產(chǎn)量。
比如,NASA開發(fā)了一個模型,商業(yè)軟件可以在此基礎(chǔ)上為農(nóng)民、乙醇生產(chǎn)商和谷物貿(mào)易商預(yù)測玉米產(chǎn)量。這一系統(tǒng)可整合約30個變量(包括NASA衛(wèi)星提供的數(shù)據(jù)),監(jiān)測玉米的生長情況,并提供每日更新的信息。
此外,NASA還幫助訓練算法,使用衛(wèi)星圖像對土地類型進行分類。這項工作孵化出了一個商業(yè)計算機學習計劃。目前,該計劃結(jié)合無人機圖像,來對田間作物的種類、生長階段和健康狀況進行評估,可以對田地的狀況進行摸底,從而預(yù)測農(nóng)作物每年的產(chǎn)量。
新型LED系統(tǒng)隨植物生長階段而變
在太空農(nóng)業(yè)——無論是在國際空間站還是未來以月球或火星為基地進行的農(nóng)業(yè)嘗試方面,NASA也都一馬當先,可謂其中的翹楚。
比如,NASA位于佛羅里達州的肯尼迪航天中心與一家小企業(yè)合作,來推進太空作物種植技術(shù),該研究孵化出一套LED燈系統(tǒng)。
目前,該LED系統(tǒng)的各種組件已被整合到各種農(nóng)業(yè)溫室和消費者常見的水族館照明系統(tǒng)內(nèi)。這一照明系統(tǒng)可以與特定植物的各個生長階段相適應(yīng),從而可以使各種光合作用植物的光吸收率達到*。
讓植物“說話”
NASA還千方百計讓植物自己“說話”,獲得所需的營養(yǎng)。比如,口渴的植物可以發(fā)送短信,要求得到更多水。
NASA資助的一項研究開發(fā)出了一款葉子傳感器,可以用電脈沖監(jiān)測植物的生長狀況,讓任何人(從宇航員到農(nóng)民)都能直接測量植物的需水情況。傳感器可以在風雨中保持連接,同時保證植物不受傷害。
NASA肩負著將航空航天技術(shù)轉(zhuǎn)移到私營部門、為國民經(jīng)濟服務(wù)的責任。該機構(gòu)從1964年就開始了技術(shù)轉(zhuǎn)移項目,迄今已有55年歷史。
1973年,NASA發(fā)布《技術(shù)應(yīng)用項目報告》,將技術(shù)項目匯編,方便航空航天技術(shù)向民用領(lǐng)域轉(zhuǎn)移。1976年,該報告更名為《NASA副產(chǎn)品》(NASA Spinoff),每年選取約50項軍轉(zhuǎn)民技術(shù)編入報告,介紹這些技術(shù)的研發(fā)背景、應(yīng)用前景、技術(shù)轉(zhuǎn)移方式,以及與小企業(yè)合作將新技術(shù)引入民用領(lǐng)域等情況,這一舉措也延續(xù)至今。此舉也進一步證實,美國對其太空計劃的巨額投入帶來了廣泛的回報。
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