五月份,安德魯·斯皮克身患耐藥性結核病卻乘坐飛機跨越大西洋,此事引發的擔憂已經逐漸平息。但這為研究人員增添了動力,促使他們完成感測器的開發工作,這種感測器不僅可以立即檢測和定位患病的航空旅客,還可以檢測和定位那些懷有更險惡目的的人,例如用危險的生物或化學物質汙染空氣。
航空客艙環境研究卓越中心的研究人員正在測試一個系統,該系統使用數學模型和感測器,旨在精確定位問題乘客的具體座位號,並向飛行和地面人員發出緊急情況警報。
普渡大學機械工程教授兼該中心主任(該中心由美國聯邦航空管理局 (FAA) 成立並資助)陳清焰(音 Chin-Yan)表示,成功追蹤飛機客艙威脅源頭的關鍵是逆向計算流體動力學建模,它可以分析物質如何在客艙內擴散,然後反向執行擴散過程以找到其來源。感測器跟蹤氣流模式,並收集與空氣中的溫度、速度以及氣體和顆粒濃度等因素相關的資料。
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為了在儘可能真實的環境中測試他們的感測器技術(而不會危及實際航班上不知情的度假者或商務旅客),陳和他的團隊正在普渡大學 Ray W. Herrick 實驗室的模擬飛機客艙中工作。這個乘客客艙非常逼真,甚至連一排排不舒適的座椅都與真飛機無異(雖然遺憾的是沒有不新鮮的花生或椒鹽捲餅),它配備了三個感測器,並再現了乘客的呼氣和體熱,以及飛機的環境控制系統,該系統提供新鮮和再迴圈空氣。研究人員表示,使用這種裝置,他們已經能夠將空氣傳播物質追蹤到飛機客艙內距離其來源約兩英尺的範圍內。
在這個階段,研究人員正在開發數學模型,這些模型可以寫入操作這種跟蹤系統所需的軟體中,並且正在學習在客艙內何處放置感測器,以便準確地將危險的空氣傳播物質追溯到其來源。
陳說,以斯皮克為例——這位美國律師不顧結核病的警告出國旅行——如果一個被程式設計為識別結核病毒的感測器檢測到它的存在,“那麼我們的模型將為您提供關於結核病毒何時、何地以及釋放到客艙多少的即時資訊,”他補充說,航空公司甚至可以安裝一個特殊的過濾器,以幫助從客艙空氣供應中去除結核病毒。
在構建一個工作感測器方面,技術挑戰比比皆是,該感測器需要具有在緊急情況下快速警報航空公司的計算速度,但也要足夠便宜,以便資金緊張的航空公司能夠使用。“我們的模型非常複雜,需要大量的計算能力,”陳說。“如果您使用臺式電腦,完成這些計算將需要數天時間。”陳和他的團隊不僅在研究更快的 CPU,還在研究影片遊戲玩家賴以獲得更逼真影像的超高速顯示卡。
奧本大學教授兼該中心執行主任威廉·蓋爾說:“該中心的長期目標是影響飛機設計,以改善空氣質量。“你需要知道汙染物在客艙內的位置,” “如果有人開始咳嗽,誰會受到氣溶膠的影響?”
2004 年,美國聯邦航空管理局根據國會指令成立了該中心,以研究亞洲爆發嚴重急性呼吸綜合徵 (SARS) 後飛機客艙內的空氣質量問題,SARS 隨後蔓延到北美、南美和歐洲的二十多個國家。到目前為止,國會已為這項工作撥款超過 1000 萬美元;陳估計,他的團隊迄今為止的工作已花費約 50 萬美元。該中心與 20 多家公司合作,包括飛機制造商波音、達美航空公司和 GE 航空。
撇開科學技術不談,實施安全措施的最大障礙也許是航空公司最近的財務困境。“由於如此多的航空公司正在擺脫破產保護,”陳說,“我們希望國會能夠資助它。”
說到財務困境,昨天有九人對這位環球旅行的結核病患者提起了 130 萬美元的訴訟,指控他可能使他們感染了這種疾病。