Sự hợp tác chung giữa các nhà khoa học EPA, NOAA, NASA và USGS đã chứng minh rằng hình ảnh vệ tinh có thể được sử dụng để theo dõi tần suất nở hoa tảo gây hại. Các vệ tinh có thể đạt được điều này bằng cách đo các sắc tố tảo nhất định trong nước.

Tảo nở hoa là một hiện tượng nguy hiểm có thể xảy ra ở tất cả các loại nước mặt, bao gồm hồ và biển của quốc gia. Hiện tượng này có thể phá hoại môi trường sống thủy sinh và các nghề cá quan trọng, thậm chí gây nguy hiểm cho sức khoẻ liên quan đến các độc tố mà các nở này có thể sinh ra. Ở nước ngọt, hiện tượng tảo nở hoa gây hại do cyanobacteria, còn được gọi là tảo xanh lam, là phổ biến nhất. Cyanobacteria có thể sản sinh cyanotoxin, gây ra một loạt các nguy cơ sức khỏe cho người, vật nuôi, vật nuôi và động vật hoang dã.

“Nghiên cứu này là một ví dụ tuyệt vời về cách chúng tôi đang sử dụng kỹ thuật không gian để giúp giải quyết một vấn đề muôn thuở,” nhà khoa học USGS Keith Loftin, một trong những nhà khoa học dẫn đầu dự án cho biết. “Chúng tôi đang cung cấp các khoa học cần thiết để xác định phương pháp tiếp cận dựa vào vệ tinh (với sự thừa nhận những hạn chế được biết) rằng các bên liên quan có thể sử dụng để quản lý có hiệu quả các nguồn lực cho việc bảo vệ sức khỏe con người.”

Các nhà khoa học đã phát triển một phương pháp tiếp cận dựa trên vệ tinh để đánh giá tần suất nở hoa cyanobacterial qua thời gian ở hai vùng thử nghiệm bao gồm các nguồn nước giải trí và nước uống ở Florida và Ohio. Khi được xác minh ở mặt đất, phương pháp tiếp cận vệ tinh xác định tần số của các vụ nở cyanobacterial một cách đáng tin cậy, có nghĩa là cùng một cách tiếp cận có thể được sử dụng trên toàn quốc.

Ngoài ra, nghiên cứu xem xét tính hữu dụng và hạn chế của các dữ liệu vệ tinh hiện đang có sẵn để xác định tần số và mức độ nghiêm trọng của các tảo nở trong hồ và hồ chứa của quốc gia. Các nhà khoa học nhận thấy rằng độ phân giải và khả năng cảm biến của các vệ tinh hiện tại là các yếu tố quan trọng để ảnh vệ tinh có thể đo được sử dụng cho việc giám sát sự nở hoa tảo độc hại trong các hồ có diện tích lớn hơn 1 héc-ta.

Trên toàn quốc, chất cyanotoxin có liên quan đến bệnh ở người và động vật ở ít nhất 43 tiểu bang Hoa Kỳ. Theo EPA, chỉ riêng tháng 8 năm 2016, có ít nhất 19 tiểu bang ở Hoa Kì có các khuyến cáo về sức khoẻ cộng đồng vì chất cyanotoxin.

Blake Schaeffer, một trong những nhà khoa học hàng đầu của dự án CYAN cho biết: “Các chất độc từ hiện tượng tảo nở hoa độc hại này là một vấn đề trong cả nước. “Đó là lý do tại sao chúng ta tập trung vào việc phát triển các phương pháp để theo dõi tần suất và vị trí của nở hoa tảo bằng công nghệ vệ tinh”.

Công nghệ cảm biến vệ tinh hiện tại không được trang bị để phát hiện cyanotoxin. Thay vào đó, hình ảnh vệ tinh cung cấp thông tin về địa điểm nở hoa tảo và do đó có thể giúp các nhà khoa học và cộng đồng y tế công cộng nhắm đến các địa điểm cụ thể cho các đội thực địa để kiểm tra sự có mặt của độc tố tảo.

Các bước tiếp theo hợp lý bao gồm phát triển các phương pháp đo vùng không gian và áp dụng các phương pháp trên toàn quốc để đánh giá tần suất và vị trí và mức độ nở hoa tảo trong hồ và hồ chứa để người quản lý tài nguyên có thể đưa ra quyết định về nở và giảm thiểu nguy cơ phơi nhiễm.

Nghiên cứu này có thể được truy cập ở đây và là một phần của nỗ lực lớn hơn của Sứ mệnh Y tế Môi trường của USGS để cung cấp thông tin giúp các nhà quản lý tài nguyên hiểu làm thế nào để giảm thiểu tối đa các nguy cơ tiềm ẩn đối với sức khoẻ của con người và các sinh vật khác tiếp xúc với cyanotoxins và các sinh vật sinh học khác thông qua các hoạt động giải trí, uống rượu, và các đường tiếp xúc khác.

Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi Chương trình Khoa học Ứng dụng và Sinh học Đại dương của NASA, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ, Cục Quản lý Đại dương và Khí quyển Quốc gia và U.S. Geological Survey Toxic Substances Hydrology Program.

Nguồn: USGS

CEO SpaceX, Elon Musk gần đây xuất bản một bài báo ở tạp chí New Space với tiêu đề “Making Humans a Multi-Planetary Species”, trong đó trao đổi về tầm nhìn và kỹ thuật để đưa loài người định cư tại nhiều hành tinh. Bài viết này xin tóm lược một số nội dung chính.

1. Tại sao cần định cư trên nhiều hành tinh?

Chúng ta cần trở thành một loài sinh sống đa hành tinh vì trong tương lai rất có thể sẽ có ngày tận thế nếu chỉ định cư ở Trái đất. Trong quá khứ, Trái đất đã trải qua nhiều hơn 1 lần diệt chủng.

2. Tại sao chọn sao Hỏa?

Niềm tin hiện tại cho rằng sao Hỏa đã từng rất giống Trái đất. Sao Hỏa xa mặt trời gấp rưỡi Trái đất và lạnh hơn. Tuy nhiên, chúng ta có thể làm ấm nó. Khí quyển của sao Hỏa chứa chủ yếu CO2 và một số ít nitrogen, argon…. Điều này có nghĩa chúng ta có thể trồng cây trên sao Hỏa chỉ bằng cách nén bầu khí quyển. Ngoài ra, trọng lực của sao Hỏa bằng khoảng 37% Trái đất và độ dài ngày cũng rất gần Trái đất (Hình 1).

3. Vấn đề chi phí đưa người lên sao Hỏa.

Với công nghệ truyền thống, để đưa 1 người lên sao Hỏa sẽ tiêu tốn 10 tỷ đô la Mỹ. Do vậy số người có thể chi trả chỉ đếm được trên đầu ngón tay. Việc giảm chi phí là vô cùng quan trọng. Chi phí ước tính để việc định cư ở sao Hỏa khả thi là tương đương với giá nhà trung bình ở Mỹ (khoảng 200.000 USD).

4. Các vấn đề kỹ thuật.

Các vấn đề chính cần giải quyết được để hiện thực hóa:

I. Công nghệ tái sử dụng phương tiện hoàn toàn: cũng giống như ô tô, máy bay hiện tại. Để có thể định cư ở nhiều hành tinh, phương tiện vận chuyển cần phải có khả năng tái sử dụng hoàn toàn.

II. Tiếp nhiên liệu trên quỹ đạo: giúp giảm chi phí vận chuyển do nhiên liệu.

III. Sản xuất nhiên liệu tên lửa tại sao Hỏa: việc có thể tiếp nhiên liệu tại sao Hỏa cũng giúp giảm chi phí vận chuyển đáng kể. Hơn nữa, sản xuất nhiên liệu trên sao Hỏa có vẻ khả thi vì nó chứa CO2, nước-băng từ đó có thể tạo ra CH4 và O2. Bên cạnh đó là chọn đúng loại nhiên liệu tên lửa.

5. Kiến trúc hệ thống.

Kịch bản lên sao Hỏa là: đầu tiên tên lửa sẽ đưa tàu sao Hỏa lên quỹ đạo Trái đất, sau đó tên lửa sẽ tách ra và trở về Trái đất trong 20 phút. Tiếp theo tên lửa đó sẽ được sử dụng để đưa tàu tiếp liệu (giống với tàu sao Hỏa) lên quỹ đạo để tiếp liệu cho tàu sao Hỏa. Một khi được tiếp liệu đầy, tàu sao Hỏa sẽ bay thẳng đến sao Hỏa, dự kiến thời gian là 26 tháng. Khi trở về Trái đất, tàu sao Hỏa sẽ được tiếp liệu tại chỗ và khởi hành về(Hình 2).

Để thực hiện được nhiệm vụ này, tên lửa thực hiện nhiệm vụ sao Hỏa cũng cần được thiết kế với nhiều điểm vượt trội so với các thế hệ tên lửa trước đây (Hình 3).

6. Lịch trình dự kiến.

Elon Musk và cộng sự đã đưa ra lịch trình dự kiến thực hiện nhiệm vụ sao Hỏa, trong đó các chuyến bay sao Hỏa sẽ được thực hiện bắt đầu từ năm 2022 (Hình 4).

Một số cột mốc của SpaceX:

Source:
Musk Elon. New Space. June 2017, 5(2): 46-61. https://doi.org/10.1089/space.2017.29009.emu

 

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Công nghệ Munich – Đức (Technical University of Munich – TUM) đã thành công trong việc sử dụng 4D Point Cloud để tạo nên các bản ghi theo dõi sự thay đổi và phát triển của các thành phố lớn như Berlin, Las Vegas, Paris và Washington, D.C. từ ảnh vệ tinh TerraSar-X.

Để làm được điều này, Giáo sư Xiaoxiang Zhu và đội nghiên cứu đã phải ghi lại hơn ba triệu điểm trong đối với mỗi km². Ngày nay, gần một nửa dân số trên thế giới đang sinh sống và làm việc ở các thành phố. Với các sự tăng trưởng được dự đoán thì vào năm 2050, thì khả năng số lượng dân số sẽ đạt đến mốc hai phần ba dân số thế giới sẽ định cư tại các thành phố.

Giáo sư Xiaoxiang Zhu nói: “Sự tăng trưởng dân số này sẽ đặt ra các yêu cầu cao về về độ an toàn của các tòa nhà nói riêng và sự an toàn về cơ sở hạ tầng nói chung. Vì nếu có thiệt hại xảy ra, hàng ngàn người có thể bị nguy hiểm đến tính mạng “.

Cùng với đội ngũ vủa mình, Giáo sư Xiaxiang Zhu đã phát triển thuật toán giúp tái tạo lại các mô hình 3D và thậm chí là 4D có độ chính xác cao từ dữ liệu Point Cloud với mật độ ba triệu điểm trên mỗi km² để dự đoán sớm về các mối hiểm họa tiềm ẩn: ví dụ như hiện tượng lún ngầm bên trong mặt đất có thể gây sập nhà cửa, cầu đường. Phương pháp mới này cho phép phát hiện và hiển thị những thay đổi này với sự chi tiết mỗi milimiet mỗi năm. Dữ liệu dùng cho nghiên cứu được lấy từ vệ tinh TerrSar-X của Đức, đây là vệ tinh radar dân dụng có độ phân giải cao nhất trên thế giới hiện nay. Vì các hình ảnh được chụp ở những thời điểm khác nhau cho nên chúng có thể ước tính được sự thay đổi theo chiều thời gian (chiều thứ tư) đối với một khu vực thành phố.

Kết quả mô hình 4D cho thấy những thay đổi dù chỉ là rất nhỏ với độ chính xác cỡ khoảng một milimet môt năm. Ví dụ như sự giãn nở do ảnh hưởng từ nhiệt độ của các tòa nhà vào mùa hè hay sự biến dạng do sự sụt lún xảy ra bên dưới bề mặt trái đất.

Nghiên cứu được tập trung thực hiện vào các quốc gia công nghiệp hóa, nơi mà các khu vực đô thị đều tăng trưởng và phát triển rất nhanh. Giáo sư Zhu có kế hoạch sử dụng nhiều nguồn dữ liệu lớn (Big Data) vào nghiên cứu của nhóm như: các dữ liệu đo đạc được từ vệ tinh kết hợp với các thông tin bản đồ của Open Street Map và các nguồn hình ảnh, văn bản cũng như các mô hình hoạt động được cung cấp từ mạng xã hội.

Nguồn: Geospatial Word