外星气球或将成为扑灭野火的下一个武器

六月的一个早晨，丹尼尔·罗亚和马克斯·麦克劳克林在科罗拉多州北部 80C 县道和戴德曼路尘土飞扬的交叉路口附近停车。他们的白色皮卡车是他们的雇主在 Craigslist 上买的，车上装着几罐氦气、一个装满仪器的黑色后备箱和一个塞满瘪气气球的黄色桶。

他们把车厢里的桅杆翻起来，把气球的一端钩在上面，另一端夹在驾驶室附近的登山扣上。他们把一根连接氦气罐的软管插在气球裙边下面，气体使气球膨胀起来，直到它看起来像一个穿着鬼魂服装的孩子，如果这个孩子有一辆大众巴士那么大的话。

Roa 负责飞行运营，McLaughlin 负责 Urban Sky 的有效载荷系统。Urban Sky 是一家初创公司，生产可重复使用的微型气球，这些气球可漂浮到 13 英里高的平流层，以收集有关下方情况的信息。与自 20 世纪初以来就飞到这一高度并有时膨胀到足球场大小的传统气球不同，微型气球非常灵活，可以从皮卡可以停放的任何地方发射。它们较小的尺寸可能对困扰该公司所在地区的一个问题有用：野火。这些设备配备了摄像头和一系列传感器，可以在火灾发生时绘制地图，并将其比鸟瞰图更清晰的视图传递给事故指挥官——甚至直接传递给野外消防员。有了这些信息，救援人员可以迅速赶往火灾的新部位，防止火灾爆发，或者尽快脱离危险。这些空中漂浮物比侦察机更便宜、更安全，而且比无人机更无人值守，飞行高度更高。它们拥有卫星的广角视野，但可以拍摄更清晰的照片。或者说这个想法是这样的。罗亚和麦克劳克林今天正在测试这一策略。

虽然 Urban Sky 并非唯一一家使用气球观测地球的公司，但其产品将灵活性、可重复使用性、相对较低的价格和机载处理功能融为一体，堪称独一无二。Urban Sky 的漂浮物也已接近准备就绪：它们可以在指定时间到达指定地点，然后被拖回总部，再返回现场。但该公司仍在解决传感器偶尔出现的问题，并需要建立更大的机队，以便在潜在客户致电时答应他们的要求。

在发射点附近，一个叫做吉米溪的地方，罗亚和麦克劳克林正准备试用 Urban Sky 的“热点”系统，该系统采集地球表面的红外数据并进行处理，为地面上的人们精确绘制异常温暖地区的地图。今天没有着火，但通过这次试飞，Urban Sky 希望看看它能否让相机区分阳光普照的停车场和阴凉的牧场的温度。

当气球充满气后，工作人员抓住气球底部，将其从卡车上移走。

上午8点11分，他们就放手了。

URBAN SKY BALLOONS脱胎于两位联合创始人以前的工作。首席技术官和首席执行官 Jared Leidich 和 Andrew Antonio 是在一个名为 StratEx 的项目上相识的。该项目将谷歌高管 Alan Eustace 乘坐一个大气球送入大约 136,000 英尺高的平流层上层，2014 年他从这个高度跳伞返回地球，打破了这一壮举的世界纪录。Antonio 和后来的 Leidich 也曾在一家名为 World View 的公司工作，这家公司由领导 StratEx 并参与该项目的同一批人创立。该公司制造平流层系统（体育场大小），用于载人飞行和研究。“这些气球太大了，我们可以从地球上的一个地方发射它们，”领导 Eustace 飞行服设计的航空航天工程师 Leidich 说。“那就是罗斯威尔国际机场。”他们所研究的庞然大物高达 400 多英尺，新墨西哥州的设施拥有必要的基础设施，同时距离其他基础设施以及大型人口中心足够远，以确保没有任何东西落在建筑物或人体上。

在 World View 发射巨型飞行器的同时，StratEx 还发射了小型气象气球，气球上装有仪器和摄像机，用于测试。“这些飞行拍摄的画面令人难以置信，”Leidich 说。“你可以在同一画面中看到半个州。”有一次，下雨了，全州被淹没的油井在地面上看起来像数百个奇怪的闪光。

“这让我们顿悟了，”莱迪奇说。“这些信息很有用。可能有人想知道这一点。” 2019 年，他和安东尼奥都离开了 World View，创办了 Urban Sky。尤斯塔斯是他们的第一位投资者。

该团队迅速开始收集有关野火的见解，特别是其边界和发展情况。这是一个明智的选择。Impact Observatory 的联合创始人史蒂夫·布伦比 (Steve Brumby) 表示，消防管理人员可以利用这些观测数据制作详细的地图，显示“火灾的真实位置，速度足够快，分辨率足够高，你可以用它来规划消防人员的部署地点。”Impact Observatory 使用地理空间数据来监测政府、私营企业和非政府组织的客户的环境风险。

这些信息很难用传统方法获得。美国政府拥有卫星，包括那些带有 MODIS 和 VIIRS 仪器的卫星，可以从太空中发现火花。这些数据来自 NASA 和美国国家海洋和大气管理局，是免费和公开的，有时可以在有人拨打 911 之前就发现火灾。但这些数据并不总是详细的，也不经常出现：卫星只有在火势较大时才会发现火势，或者不会经常经过某个特定地点，所以它们不擅长精确的实时监测。

飞机和直升机可以完成这项工作，但飞行费用昂贵。有时，如果多组火焰席卷一个地区，根本没有足够的带翼资源。即使消防机构愿意花钱，“他们也没有实际能力去做这件事，”安东尼奥说，他的销售和营销背景使他成为 Urban Sky 更面向公众的形象。

此外，正如你可能想象的那样，在灾区飞行非常危险。例如，2022 年 6 月和 7 月，直升机在灭火行动中发生了三起致命坠毁事件。“很难看清发生了什么，”莱迪奇说。“而且天空中还有很多其他飞机。”在这些区域，无人机与飞机飞行高度相同，增加了发生碰撞的风险——彼此之间以及与其他飞机之间。

另一方面，Urban Sky 的微型气球可以在机场等禁区外起飞和降落。Hotspot 技术的开发由空军于 2020 年拨款 5 万美元资助，与卫星和其他飞行器相比，它还具有一些优势：它的摄像头分辨率约为 16 英尺，这意味着它可以看到大约独木舟大小的火，比联邦轨道器通常探测到的火小很多倍；而且，由于其高空优势，它可以像飞机一样连续进行观测，但观测范围通常由卫星探测。

今年 6 月的早晨，麦克劳林和罗亚放飞了气球，气球像水母一样飘浮着，飞过吉米溪的矮树丛和绿色的松树，然后飞过仍然积雪的山顶。

很快，气球就飞走了，上升到海平面以上近 11 英里。从那里开始，热点设备将理想地向空军展示——通过精确定位比其他地方更温暖的地方——Urban Sky 将能够分辨出哪里有火，哪里没有火。罗亚和麦克劳克林开始向东行驶，到达 Urban Sky 软件预测气球将降落的地方。

与此同时，数据传回总部，这是丹佛时尚的 River North 街区旁边一个不时尚地区的旧仓库。与那些已经变成共享办公空间、啤酒厂、咖啡店和沿街排长队早午餐店的旧工业区不同，Urban Sky 开设店铺的大楼仍然是一个仓库。外面的空气闻起来就像附近一家工厂生产的普瑞纳宠物食品。不过，租金很低。

安东尼奥和莱迪奇坐在充满粗磨谷物气味的空气中，观察有效载荷顶部的位置、电池寿命、系统和气体温度、以及陆地散热区域的数据。

热点系统凝视着地球，飞越一片国家森林，然后飞越 Front Range 大都市的边缘。机上，一台信用卡大小的计算机接收大量信息并立即对其进行提炼——这是空军感兴趣的能力。结果被发射到铱星通信卫星，后者将它们反射回总部的计算机。

显示的是一个覆盖在常规地图上的紫色点群，表示温度超过某个阈值的位置。“这里有个热点，这里有个热点，”莱迪奇指着这些点说道。在没有火灾发生时，该系统可以测量凉爽的绿色田野和牧场主外屋的热铁皮屋顶的温度，确定草地保持在警戒线以下，屋顶高于警戒线，然后设置一个与后者相对应的紫色点。

当屏幕上出现第一个紫色圆点时，联合创始人们兴奋不已。但在飞行途中，他们意识到姿态传感器（它告诉热点它指向地球上的哪个位置）不工作了。第一个线索是，田野中间出现了一个热斑，除非发生火灾，否则这不合理。他们重置了传感器；重置了摄像头。但问题还是没有解决。

今天的飞行是 Urban Sky 对整个系统的首次测试，团队希望尽快完善该系统，以便获得更多付费客户。从理论上讲，有很多好的工作要做：到 8 月，美国将发生近 600 起活跃火灾，烧毁约 530 万英亩土地。

活跃的燃烧点并不是这场大火方程式中唯一值得注意的部分。火灾前后的情况也很有说明意义。例如，测量易燃土地的平面图可以发现潜在的燃料。一旦大火熄灭，就值得观察环境如何恢复或变化。“正如你所预料的那样，中间部分——危机应对——几乎得到了所有的关注和资金，”撞击观测站的布伦比说。

Urban Sky 目前正在通过美国地质调查局 (USGS) 的国家无人系统办公室研究“之后”的情况。该办公室由 Lance Brady 领导，使用 200 多架无人驾驶飞机收集有关地球及其危险的数据。

当他听说 Urban Sky 时，他很感兴趣——尽管当时还不是 Hotspot。微型气球还可以携带能够在平流层拍摄的相机，这些相机可以透过稀薄的空气聚焦，拍摄自然色彩的图像——只是普通的照片——像素只有一张卡片那么大。这些照片覆盖了大片土地，分辨率相对较高，成本也相对较低。布雷迪说，“竞争非常激烈。”

因此，他雇佣了一个团队，让他们于 2021 年秋天飞越落基山国家公园附近的一片烧毁痕迹——2020 年东部麻烦大火烧毁了 19.4 万英亩土地。美国地质调查局正在收集有关土地受损程度的数据：植被是否以及如何重新生长，地面抵御侵蚀的状况如何，哪些栖息地可能已经恢复并可供动物使用。

10 月第一次测试的那天，气球在 Urban Sky 预测的正确时间升空，沿着预计的路径飞行，没有落在任何人的房屋上。“我们对此非常满意，”布雷迪说。但有一个问题：摄像头的开关从未启动过。团队计划再次飞越该空间。“希望在下雪之前，”布雷迪说，而且肯定是在 2022 年 12 月之前的某个时间。

Urban Sky 还成功为丹佛水务公司（该市的供水公用事业公司）拍摄了一些“火灾后”的照片。当大火席卷一片土地时，它会摧毁树木和植物，而这些树木和植物可以控制泥土、岩石等沉积物。这些沉积物被冲刷到现在光秃秃的山坡上，流入水库和溪流，污染了水源并堵塞了水流。“我们必须调整我们的处理操作来解决这些问题，”该公用事业公司的地理信息系统经理约翰·诺尔特 (John Nolte) 说。

丹佛水务公司通常每年都会对该地区进行一次调查，以了解需要在哪里修复什么。在 2021 年普拉特河火灾之后，该公司首先使用无人机完成了部分工作。但由于 Urban Sky 的微型气球价格更便宜，丹佛水务公司可以进行更多次发射，以在更短的时间内捕捉变化，并确定侵蚀屏障等缓解措施的效果如何。传单还可以从一次发射中提供更多图像。据该公用事业公司称，无人机顾问差点被风吹走，对这次切换感到满意。

因此，丹佛水务公司于 2022 年 5 月 13 日和四天后进行了试飞。两次试飞都只出现了小故障。为了了解 Urban Sky 的表现如何，该公用事业公司将烧伤疤痕上的微型气球图像与同一空间的其他航拍图像进行了比较。“结果相当不错，”诺尔特说。该公用事业公司希望继续合作，随着时间的推移，利用不断改进的技术监测疤痕。“他们仍在完善很多事情。”

然而，在 6 月热点测试当天，Urban Sky 的运气并不好。姿态传感器始终无法调整到位。飞行大约两个小时后，团队仍未获得所需的数据，Antonio 和 Leidich 触发了气泡顶部的盖子打开，释放气体，让气球坠向地球。

在接下来的半个小时里，装置不断下降、下降、下降，最终降落在距离出发点以东 75 英里的地方，就在任务控制中心告诉麦克劳林和罗阿等待的地方，那是一片开阔的草地——一片蓝天白云的土地，属于土地管理局。

至少气球的路径是稳定且可预测的，数据处理也成功了，尽管输出结果本身让团队有些失望。没有别的办法，罗亚和麦克劳克林将一堆皱巴巴的材料装上卡车，开始返回丹佛的旅程。

大约一年后，Urban Sky 所在的建筑将被拆除。该公司希望到那时能够提高知名度，从而获得新的空间。如果丹佛水务局和美国地质调查局等组织希望利用小型高空飞行器，那么这可能会实现。但 Urban Sky 并不是唯一一家争取客户的公司。它的小型系统与其他公司的系统一起漂浮，例如近太空实验室和 Raven Aerostar。Urban Sky 的优势在于，它的可重复使用系统比其他公司更先进，可以降低成本，向客户收取的费用也低于每次任务都需要制造气球的公司。

去年夏天，Aerostar 为其一个更“战术性”（即更小）的气球（这种气球可以悬停并停留数天）配备了火灾感应红外摄像头，可以发回最新数据。该公司自费将这个漂浮物送往西部的几处火灾现场进行测试。“这引起了现场一些人的注意，”Aerostar 的航空工程师 Mark Ketcham 说。现在，该公司正在与国家跨部门消防中心感兴趣的管理人员进行“对话”，该中心负责协调不同团体和地区的响应。Aerostar 还有一个比 Urban Sky 的模型大得多的气球悬停在爱达荷州正在发生的穆斯火灾上空，供其自行研究和开发。它的设计和空气管道系统意味着它可以停留在一个地方，而 Urban Sky 的气球不能——但 Aerostar 的气球不能像这家初创公司那样以如此低廉的价格传输数据或图像，也不能像这家初创公司那样在发射时不受地点限制。

除了确保热点系统可靠运行之外，Urban Sky 团队（与任何潜在竞争对手一样）在成为消防管理人员的首选之前还面临另一个障碍：它必须扩大规模，并能够在很短时间内将气球部署到广阔的区域。“这不仅是‘今晚需要拍摄，而不是明天晚上或前一天晚上’，而且你没有任何准备时间，”莱迪奇说。“这是一场火灾。”这需要更多的气球，也许还需要跨大陆的随叫随到的工作人员，他们位于气球储备节点附近。

或许，教消防员和美国地质调查局人员自己放飞气球会更容易一些——Urban Sky 和政府机构都在考虑这个问题。这样他们就可以把设备留在手边，美国地质调查局的 Brady 对这种可能性很感兴趣。无论如何，Urban Sky 需要的不仅仅是目前的 10 个气囊。也不仅仅是一个注定要被销毁的仓库。但就目前而言，这就是它辛勤工作的地方。

在完成今天的飞行后，这项艰辛的工作需要进行某种形式的体检。此时，团队称气球为“尸体”，需要对其进行“复活”。“气球可能会降落在仙人掌或荆棘丛之类的地方，”安东尼奥说。为了发现破损，团队成员在两个桁架之间给气球充气，并在气球内注入烟雾。关掉灯，他们用手电筒照气球两侧，寻找小伤口。安东尼奥说，气球尸体上有几个小伤口，团队用记号笔做了标记。

下一步是将气球放在一张长桌上，用原来的材料修补，就像修补帐篷或内胎一样。这种材料是专有的，闪闪发光，就像熟食店里切片的舞会礼服。它是一种复合材料，层状物质，比你通常从家得宝买到的画家用的塑料薄六倍左右。虽然你可以在上面戳个洞，但你或树枝无法撕破它。该团队已经尝试过了。

修复后，气球可以执行另一项任务——也许是为了调查火灾在扑灭后会如何影响景观。或者只是拍一张现在的世界快照。

工作区上方悬挂着一张这个地点的照片，是丹佛上空的气球拍摄的，它一口气拍下了丹佛三分之一的市区。“看起来不多，”安东尼奥说，“但对我们来说，这基本上是三年的总结。”显然，他对这次成功感到很兴奋。

这个故事最初发表在《大众科学》高刊上。阅读更多 PopSci+ 故事。