在拉蒙特多尔蒂地球观测台，科学家们正在探索海底火山，监测难以到达海岸线的海岸侵蚀情况，研究海冰的运动，所有这一切都是实时研究。通过在无人机上装载高科技仪器，使用卫星和海底电缆（能够与地球上最偏远地球的传感器互通），他们正在揭开地球的秘密。

 “实时地球观测将改变未来10-20年科学研究的方式，”提姆 克龙说，他是一名海洋地球物理学家，正在合作领导拉蒙特 多尔蒂地球观测台计划，推动地球实时数据研究的发展。“我们正处在一种新型科学的前沿，技术的发展给了我们进行开创性研究的机会。”

 拉蒙特是世界上为数不多的研究机构之一，在这里科学家们能够把各类科学平台，从海底到太空，用于实施数据分析。数据来自穿越海底的电缆组，水下机器人，以及大到航天飞机，小到无人机的航空实验室。卫星发回从海洋传感器中获取的数据，监测全球海洋化学和洋流的变化。

 这些实时监测正在推动新的科学突破，因为它们能够验证计算机模型，并揭开意想不到的变化。

 无人机实验室开辟了科学研究新方式

 在北极，海洋学家克里斯托弗 扎帕一直在重新设计通常在科考船或航空器上使用的工具，让它们在无人机上（飞行高度低，在海冰上面飞行）得到应用。无人机的飞行范围能够让他扩展他的研究领域，避免来自船舶的热和运动所带来的干扰，同时也大大地降低了成本。研究结果获取了前所未有的海冰地形和运动数据，海冰如何分解的新见解，以及大气和海洋如何相互作用。

 “UAS（无人机系统）是20年前自主和远程控制的水下机器人。你拥有这些了不起的平台，但科学家们刚刚开始了解如何使用它们，”扎帕说。“今天，海洋里到处都是水下机器人，UAS所欠缺的是将科研设备搭载到有效载荷上的能力。想要在科学上有所建树，一定需要工程领域的鼎力相助。”

 扎帕与克龙、物理海洋学家Ryan Abernathey共同领导了实时地球计划，他正在拉蒙特通过他的UAS实验室提升工程能力，设计能够搭载超光谱成像，激光雷达，热红外摄像，和完成科学任务的其它传感器的高科技有效载荷。

 科研无人机有各种尺寸，从轻型直升机（你可以从你的手上发射它们），到固定机翼无人机，尺寸与小型飞机相当。小型飞行器只能携带摄像机，但是它们能够让火山科学家Einat Lev和Elise Rumpf绘制熔岩流，看到火山口。阿莱西奥 罗维尔应用小型无人机监测海岸侵蚀和珊瑚白化。虽然卫星也能够提供特写照片，但是它们的飞越频率，覆盖范围和收集的数据十分有限，云层也经常挡住卫星视野。随着无人机的应用，地质学家罗维尔可以近距离观察那些难以到达的海岸线。

 扎帕的海冰研究工作依赖于更精密的仪器，使用较大的固定翼无人机，具有自动驾驶的GPS导航系统和10-20小时的飞行时间。利用一个足球大小的有效载荷，扎帕要搭载高光谱成像系统，利用光波来推断一个物体的组成或能量流动方式。他可以调查水中的藻类以及它对地表热平衡的影响。另一个有效载荷利用航标形成大气剖面图并测量海洋的温度和盐度。

 “UAS也能让科学家们靠近冰川，通常科考船是做不到的。如果你想要观察沿海地区，你可以经常沿着海浪飞行，”扎帕说，随着成本的下降，无人机甚至可以飞入飓风中，收集波高，动量和热量的实时数据。

 来自海洋深处的实时数据

 在海洋中，拉蒙特的科学家们利用远程和自主水下机器人探测海底并测量海洋环境。

 扎帕偏爱能够与海底或水体中的传感器相连接的太阳能漂浮物，能够向卫星传送遥测数据，用于实时监测研究。罗宾 贝尔的极地地理组，建立了IcePod，从空中绘制南极洲的罗斯冰架，部署航标用于实时监测，监测冰架边缘的水温，盐度和洋流变化。

 克龙的专业领域是开发不同的远程遥感系统：一个海底观测台（从俄勒冈海岸到传感器组的300英里长的光纤电缆）。这些传感器从Axial Seamount传回实时观测数据，这是位于海洋中脊的一个海底火山，在这里新的洋底正在形成。海洋地球物理学家Maya Tolstoy利用实时数据研究了2015年发生在这里的火山爆发，从火山爆发前的地震开始研究，并检测了火山爆发的能量如何在水中流动。

 拉蒙特的科学家、工程师们一直在推动科学的发展，实时地球计划将获取的数据提升到了新的高度。“每一个人的科学研究都将从这项计划中受益，”克龙说，“因为每一个人都可以利用新建的系统来观察地球。”