從內部觀看野火——看到火焰從上方、下方以及周圍360度飛舞——可以為科學家和消防員提供關於這些日益威脅的火災如何表現和蔓延的寶貴資訊。但是,一般的森林火災會將溫度飆升至800攝氏度(1,472華氏度)以上,足以將人火化或融化相機。因此,美國國家標準與技術研究院 (NIST) 的研究人員最近用一種冷卻劑包圍了他們的裝置,這種冷卻劑恰好可以過濾有害的紅外光:水。這讓他們能夠捕捉到完全包圍的火災鏡頭,例如這裡影片中展示的在新澤西州松林進行的控制性燃燒。觀看者只需點選螢幕並拖動游標即可移動他們的視角。
在NIST的裝置中,一個防水攝像頭位於一個由耐熱玻璃製成的充滿液體的球泡中。“它就像一箇中間有攝像頭的雪球,”該系統的開發者、NIST國家消防研究實驗室的研究結構工程師馬修·霍勒說。管道將玻璃連線到一個埋在地下的水箱,該水箱充當散熱器:當火焰加熱液體時,液體會從球泡中泵出,並被水箱中的冷水替換。這不僅可以防止相機過熱,還可以過濾掉熱輻射。“即使你用空氣或液氮以某種方式冷卻相機,你仍然會受到來自火災的紅外輻射,這種輻射非常強烈,並且對雷射光學元件和相機感測器來說是個問題,”霍勒說。水可以阻擋紅外範圍內的波長,同時允許可見光透過。
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因為設定這個系統需要時間,所以霍勒只能在知道火災在兩到三個小時內會到達他的地點時才能使用它。例如,由於新澤西州松林的大火是“計劃燒除”(故意設定以幫助森林管理),消防部門能夠在火災開始前及時通知NIST團隊成員。這給了研究人員足夠的時間來設定他們的裝置並掩埋水箱。未來,霍勒希望開發一個地面版本,只需20到30分鐘即可部署,讓他能夠拍攝實際的野火。
儘管研究人員已經用空中的無人機和地面上的測量裝置觀察正在發生的火災,但他們之前從未拍攝過這樣的360度影片。“這確實是第一個能夠以三維視角捕捉照片和即時影片影像的東西,”密蘇里科技大學生物科學副教授兼奧沙克研究野外站主任羅賓·維布林說,他沒有參與NIST的研究。“能夠看到內部並獲得內部視角將非常有用。”例如,她認為這種視角將幫助研究人員研究火災的內部“天氣”並測試現有的火災嚴重程度模型。
這些影片也可以作為公眾的教育工具。維布林指出,它們可以教人們火災是如何蔓延的。“公眾有很多誤解,”她說,“所以任何能夠吸引普通觀眾的東西都將非常有益。”為了使它們更具資訊量,霍勒希望透過在視覺效果之上疊加有關溫度和氣流的資料來增強影片。“這些影片很酷,我認為它們對人們很有吸引力,”他說。“但這也是一種更現代的方式來傳達複雜實驗的資料。”
