太空产业副产品 农民生产好帮手——五项源于NASA的农业科技介绍

2019-02-20 09:24:07 来源: 科技日报 作者: 刘霞

本报记者 刘霞

作为美国联邦政府的研究机构,美国国家航空航天局(NASA)肩负着制定实施美国民用太空计划、开展航空科学和空间科学研究的重任,也肩负着为国民经济服务的任务,其中就包括用其研发出的技术服务于农业领域。

太空技术常常会在地球上找到其他“用武之地”,其实,许多农业技术、产品和工具等都与NASA“沾亲带故”。比如,他们参与研制的一种特殊肥料,就成为国际空间站上宇航员和地球上农民的“好帮手”,提高了农作物的产量。

多年来,NASA与大大小小的公司合作,精炼并夯实技术,催生出多项创新,使农业大受裨益,NASA官网在近日的报道中列出了其中的几项。

NASA宇航员史蒂夫·斯旺森在国际空间站收获红色生菜,这是第一批在太空种植的新鲜农产品。正在进行的 “蔬菜”(Veggie)项目使用控释肥料来滋养正在生长的植物。图片来源:NASA官网

GPS助力自动驾驶拖拉机

20世纪90年代,“全球定位系统”(GPS)仍是新鲜事物,约翰·迪尔公司就已将其用于精准农业。该公司希望更进一步,创建一个自动引导拖拉机的系统。但实现这一点的挑战在于,由于数据出错、GPS卫星内部时钟的漂移以及其他因素,未校正的GPS提供的定位可能会比准确值偏离30英尺。

NASA“受命于危难之间”,其开发的软件针对GPS信号误差进行了校正,并将位置精度从英尺提高到了英寸。为地球上任何地方(包括农田)提供高精度的GPS导航,可能是NASA对现代社会最重要的贡献之一。

如今,有大量自动驾驶拖拉机驰骋在美国的广袤农田里,这其中就有NASA科学家的心血。

遥感技术用于水资源管理

NASA可以借助遥感技术,利用不同卫星上搭载的各种仪器,从太空监测地球的健康状况。

美国作为一个农业强国,有时会受到干旱的威胁。高分辨率的NASA卫星数据有助于水资源管理者开发工具,从而更好地进行规划以便减轻干旱带来的影响。

NASA艾姆斯研究中心与加利福尼亚水资源部携手进行这一领域的研究。他们开展的一个项目可以帮助种植者“量体裁衣”般地为每种农作物浇灌合适的水量;另一项创新则是对未开垦地区的土地情况进行监测。

目前,在NASA的帮助下,遥感技术在精准农业领域大显身手。精准农业的目标是提高农民的利润以及农作物的产量,同时减少农业对环境的负面影响。

预测农作物产量

NASA研发的一些技术,也可以帮助人们了解作物在整个生长季节的生长状况,并用这些数据预测作物的最终产量。

比如,NASA开发了一个模型,商业软件可以在此基础上为农民、乙醇生产商和谷物贸易商预测玉米产量。这一系统可整合约30个变量(包括NASA卫星提供的数据),监测玉米的生长情况,并提供每日更新的信息。

此外,NASA还帮助训练算法,使用卫星图像对土地类型进行分类。这项工作孵化出了一个商业计算机学习计划。目前,该计划结合无人机图像,来对田间作物的种类、生长阶段和健康状况进行评估,可以对田地的状况进行摸底,从而预测农作物每年的产量。

新型LED系统随植物生长阶段而变

在太空农业——无论是在国际空间站还是未来以月球或火星为基地进行的农业尝试方面,NASA也都一马当先,可谓其中的翘楚。

比如,NASA位于佛罗里达州的肯尼迪航天中心与一家小企业合作,来推进太空作物种植技术,该研究孵化出一套LED灯系统。

目前,该LED系统的各种组件已被整合到各种农业温室和消费者常见的水族馆照明系统内。这一照明系统可以与特定植物的各个生长阶段相适应,从而可以使各种光合作用植物的光吸收率达到最大。

让植物“说话”

NASA还千方百计让植物自己“说话”,获得所需的营养。比如,口渴的植物可以发送短信,要求得到更多水。

NASA资助的一项研究开发出了一款叶子传感器,可以用电脉冲监测植物的生长状况,让任何人(从宇航员到农民)都能直接测量植物的需水情况。传感器可以在风雨中保持连接,同时保证植物不受伤害。

NASA肩负着将航空航天技术转移到私营部门、为国民经济服务的责任。该机构从1964年就开始了技术转移项目,迄今已有55年历史。

1973年,NASA发布《技术应用项目报告》,将技术项目汇编,方便航空航天技术向民用领域转移。1976年,该报告更名为《NASA副产品》(NASA Spinoff),每年选取约50项军转民技术编入报告,介绍这些技术的研发背景、应用前景、技术转移方式,以及与小企业合作将新技术引入民用领域等情况,这一举措也延续至今。此举也进一步证实,美国对其太空计划的巨额投入带来了广泛的回报。(科技日报北京2月19日电)

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责任编辑: 夏青
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