□編譯 / 李忠東
FINDER:探測瓦礫下的心跳
□編譯 / 李忠東
①在弗吉尼亞羅頓現(xiàn)場進(jìn)行測試
地震引起的單純地面晃動(dòng)并不會(huì)造成災(zāi)情,真正釀成災(zāi)害的原因大多是人們與政府事前準(zhǔn)備不夠,以及災(zāi)后第一時(shí)間的反應(yīng)能力與救災(zāi)速度不足所致。只有改善這些因素,才能真正減少地震的災(zāi)害。
在地震所衍生出的種種災(zāi)害中,以建筑物倒塌最為常見。它使得許多罹難者困在瓦礫堆中遲遲得不到救援,最終難逃蔓延的大火、海嘯或余震而被奪去性命。因而,當(dāng)一棟建筑物倒塌時(shí),對被埋在廢墟下的受害者來說,每一分鐘都很重要。
發(fā)現(xiàn)幸存的受害者是一項(xiàng)全球性挑戰(zhàn),快速找到受害者的能力可極大地增加他們被營救和生還的機(jī)會(huì)。這是兩家美國政府機(jī)構(gòu)聯(lián)手開發(fā)一種搜尋被困者高科技工具的原因。為了能在救援的黃金時(shí)間里快速找到受困者,美國國家航空航天局(NASA)與美國國土安全部(DHS)合作開發(fā)了一款可攜帶雷達(dá)裝置的設(shè)備,以使用極其敏感的雷達(dá)技術(shù)來搜集那些在建筑物坍塌后可能會(huì)被遺漏的微弱信號,感測到瓦礫堆下方受困者的心跳脈搏與呼吸。這項(xiàng)裝置名為“災(zāi)害應(yīng)變搜救”(Finding Individuals for Disaster and Emergency Response,以下簡稱FINDER),它能偵測并定位出瓦礫堆下方9米深的受困者,或者“看透”6米厚的混凝土結(jié)構(gòu)。如果是在露天空間,該設(shè)備的探測距離可以達(dá)到30米,對于災(zāi)后搜救行動(dòng)相當(dāng)有利。
NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(Jet Propulsion Laboratory)FINDER項(xiàng)目經(jīng)理詹姆斯·盧克斯表示,F(xiàn)INDER利用低能量微波信號,搜尋由呼吸與心跳造成的人體表面發(fā)生的微小變化。這一系統(tǒng)還能識別呼吸與心跳是否屬于人類,不會(huì)將小動(dòng)物或鐘擺等機(jī)械設(shè)備誤認(rèn)為人類幸存者。他指出,F(xiàn)INDER特別適合搜尋失去知覺或沒有反應(yīng)的受害者,它不會(huì)取代現(xiàn)有聽聲設(shè)備、搜救犬以及經(jīng)驗(yàn)豐富、能探查細(xì)微跡象的搜救人員,而是會(huì)與氣體分析、熱成像、聲波成像等先進(jìn)技術(shù)共存,將是對前者的一個(gè)有益補(bǔ)充。
有趣的是,F(xiàn)INDER運(yùn)用的概念源自太空科技,它使用的科學(xué)原理最初是NASA的遙測雷達(dá)技術(shù),透過發(fā)射微波雷達(dá)信號,分析反射回來的信號時(shí)間差,用以定位太空衛(wèi)星的位置并執(zhí)行其他行星的探索任務(wù),能夠察覺相當(dāng)微小的移動(dòng)變化。例如探測土星的“卡西尼號”太空船用類似的方法來定位與觀測土星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。該太空船以天文學(xué)家喬凡尼·卡西尼的名字命名,其任務(wù)是環(huán)繞土星飛行,對土星及其大氣、光環(huán)、衛(wèi)星和磁場進(jìn)行深入考察。它曾記錄下了土星南極發(fā)生的帶眼風(fēng)暴,這是人類首次在地球以外的行星上觀測到這種現(xiàn)象,風(fēng)暴順時(shí)針方向的風(fēng)速達(dá)到了每小時(shí)550公里。
② FINDER助搜救人員一臂之力
③ 成功救出一名被困者
NASA首席技術(shù)專家梅森·派克說:“FINDER將NASA原先用于探索其他行星的科技運(yùn)用于拯救我們自己的行星上的生命,這是政府部門與不同專業(yè)領(lǐng)域間合作應(yīng)用太空科技的絕佳案例,通過搶救生命使納稅人從中直接受惠?!?/p>
但是,與相對空曠的星際空間相比較,災(zāi)難現(xiàn)場情形更為錯(cuò)綜復(fù)雜。自然災(zāi)害造成的瓦礫堆中充滿卷曲四散的殘骸,讓雷達(dá)回波信號變得混亂而難以分析。為此,NASA噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的資料分析專家發(fā)展出一套先進(jìn)的演算方法,可以從殘礫堆返回的嘈雜雷達(dá)信號中,過濾分析出較弱的使人體胸膛起伏的心跳信號。
“FINDER是基于美國宇航局用于太空飛船的追蹤技術(shù),該裝置很小,便于攜帶,使用簡單,能發(fā)送低功率微波信號掃描廢墟堆,部分微波穿透廢墟,并把廢墟中受害者的心跳信號反射回來。它‘看到’來自廢墟的反射不會(huì)移動(dòng),而來自受害者的微小反射會(huì)移動(dòng)。因?yàn)楫?dāng)人呼吸和心跳時(shí),身體表面會(huì)細(xì)微移動(dòng)。”就職于加利福尼亞州的噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的吉姆·勒克斯表示,“FINDER發(fā)射出去收集30秒的有用數(shù)據(jù),因?yàn)檫@個(gè)時(shí)間長度內(nèi)受害者必須心跳和呼吸。隨后它對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并顯示給搜救人員?!?/p>
FINDER的最終目標(biāo)是協(xié)助救援人員在災(zāi)害發(fā)生時(shí)更有效地找到受困者,快速且精確地定位出受困者位置,讓災(zāi)害發(fā)生時(shí)有限的資源與救援黃金時(shí)間更有效率地使用。搜索和救援團(tuán)隊(duì)能利用FINDER快速找出任何地震或龍卷風(fēng)受害者,識別出一個(gè)人的細(xì)微動(dòng)作甚至心跳。即使當(dāng)時(shí)這個(gè)人可能被困在瓦礫下處在無意識狀態(tài),無法進(jìn)行交流。
FINDER研發(fā)團(tuán)隊(duì)在位于弗吉尼亞羅頓的弗吉尼亞第一行動(dòng)組培訓(xùn)設(shè)施對這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了測試,結(jié)果令人滿意。弗吉尼亞第一行動(dòng)組是費(fèi)爾法克斯郡消防部門專職的城市搜救隊(duì),在災(zāi)難發(fā)生后被派往世界各地投入營救行動(dòng),如在2011年曾進(jìn)入福島核泄露的核心領(lǐng)域協(xié)助救災(zāi)。
盧克斯表示,便攜式原型設(shè)備并不是“把一堆實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡單塞到一個(gè)盒子里”,目前的開發(fā)集中在更具體的定位功能,這將幫助不僅確定是否有受害者,而且還能更精確地確定該受害者在殘礫中的方位。DHS希望盡早實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的商業(yè)化版本,以用于搜救行動(dòng),目前已有好幾家公司對此表現(xiàn)出濃厚興趣。
◎責(zé)任編輯/張帆